应急照明系统设计

应急照明系统设计（共12篇）

应急照明系统设计 篇1

近年来, 随着国家经济的飞速发展, 人民的生命财产安全问题越来越受到重视。一座座大型公共建筑拔地而起, 在紧急状况下的人员疏散是一个很现实和重要的问题, 而应急照明系统的合理设置可以帮助人员有序疏散, 从而大大减少人民的生命财产损失。本文, 笔者就建筑物应急照明的几种供电方式及适用场合作了详细的阐述, 并对其优缺点作了综合对比。

一、应急照明分类

所谓应急照明, 是指在非正常状态下才使用的照明设施, 包括备用照明、疏散照明和安全照明。

1. 备用照明。

是指在正常照明电源发生故障时, 为确保正常活动继续进行而设置的应急照明部分。通常在一些重要场所应设置备用照明, 例如广播电台、交通枢纽、重要的动力供应站、地铁车站、收款台及银行出纳台等。备用照明的转换时间一般不应大于5 s, 金融商业交易场所不应大于1.5 s。其持续工作时间应视生产、工艺特点及持续时间长短确定。如避难层不应小于60 min, 消防工作区域不应小于180 min。

2. 疏散照明。

是指在正常电源发生故障时, 为使人员能容易而准确无误地找到建筑物出口而设的应急照明部分。通常在下列场所应设疏散照明:人员众多、密集的公共建筑, 大中型旅馆、大型餐厅等建筑, 高层公共建筑、超高层建筑, 人员众多的地下建筑, 如地铁车站、地下商场等。疏散照明的转换时间一般不应大于5 s。其持续工作时间主要应考虑发生火灾或其他灾害时, 人员疏散、在建筑物内搜寻人员、救援等需要的时间, 一般不宜小于30 min。

3. 安全照明。

是指在正常电源发生故障时, 为确保处于潜在危险中人员的安全而设的应急照明部分。安全照明的转换时间一般不应大于0.5 s。其持续工作时间应根据该场所的工作或生产操作的具体需要确定, 一般不宜小于30 min。

二、应急照明系统的供电设计

《民用建筑电气设计规范》 (JGJ 16-2008) 第13.9条规定:应急照明应由两路电源供电, 在重要场所或供电条件不具备两个电源或两回线路时, 还应设置有蓄电池的应急照明灯或用蓄电池组供电。《火灾自动报警系统设计规范》 (GB50116-98) 第6.3.1.8条规定:消防控制室在确认火灾后, 应能切断有关部位的非消防电源, 并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。由此可见, 应急照明设计的关键点在于应有两个独立的电源和火灾时应急灯具能自动点亮。火灾情况下为避免电气造成二次火灾, 保障扑救人员免于触电而要切掉火场中的非消防负荷的电源, 火灾时应急照明电源仍以正常电源 (市电) 为主电源, 只有市电失去电源才转换为备用电源供电, 也就是说火灾时市电不一定会停电。

应急照明供电设计是由设计人员根据工程项目本身的供配电条件, 符合规范要求, 选择适当的供电方式进行设计。应急照明系统的供电设计一般有以下4种方式。

1. 采用浮充蓄电池灯作为应急照明灯, 把应急照明灯具就近接自本层 (本区) 配电盘的专用回路。

应急灯平时处于光源常闭状态, 只在正常照明回路失电时, 才自动点亮。带蓄电池应急灯具的充电线任何情况下不应被拉闸, 充电线的功能是对蓄电池充电 (正常时浮充) , 充电线失去电源是灯具转换由内部电源供电的信号, 一旦被误操作拉闸, 灯具就会耗尽蓄电池的能量, 又不能及时再充电, 此时若发生火情, 灯具就无法点亮, 这是不允许的, 所以设计中应对充电线加以明确。应急照明灯在配电箱集中操作方案一般适合于日常有人管理而且管理比较到位的公共建筑, 而对于一般的无专人管理的场所, 如出租的办公楼、店面、住宅等, 也可考虑设就地开关, 此时配电系统可采用二线一开关的接线, 但电源开关必须关闭, 且回路中的自带蓄电池灯具的充电线应引自就地开关前, 防止充电线被就地开关关断。为了让火灾中逃生的人员或是消防人员在火场中能迅速识别、方便操作开关面板, 应急照明的就地开关应选择带电源指示灯类型, 应有明显标志。

其优点是系统可靠性比较高, 浮充蓄电池应急灯之间相对独立, 互不干扰, 一个灯具出现问题, 对整个系统的影响不大。在每个应急灯具内都带有备用电源 (蓄电池) , 所以对供电线路可以没有特殊的要求, 在灾害发生时, 供电线路故障并不会影响到备用电源发生作用。对于电源异常时可实现不间断照明, 有的产品还可以实现十分灵活的远程控制及监视。其缺点是价格较高, 使用不善容易损坏, 维修、保养工作量较大, 维护成本较高, 使用寿命相对较短, 实现远程控制及监视所需投资很大。浮充蓄电池应急灯的使用对管理人员的素质要求较高, 因为如果灯具管理不善, 不用多久就会损坏, 维修更换不及时, 在紧急状态下不能正常工作。从经济角度来说, 这种方法初期投资较大, 维修更换成本较高, 而且浮充蓄电池灯需定期充放电, 否则会出现充放电失灵、电池失效等问题。所以, 这种作法比较适用于面积较小、双电源很难解决的建筑和对疏散指示照明要求不高的建筑物。

2. 采用双电源切换箱作为应急照明供电电源。

根据《建筑设计防火规范》或《高层民用建筑设计防火规范》确定电力负荷等级按二级或一级负荷用双电源供电, 其供电应为独立的回路, 双电源应在末端自动切换, 供电线路应为阻燃或耐火线缆且敷设在防火封闭金属桥架内或穿钢管暗敷设在不燃墙体内, 应急灯具可以不带蓄电池。在控制上, 应急照明可以作为正常照明的一部分平时使用, 因种种原因, 当正常照明电源突然失电, 无论应急照明的控制开关 (单联双控开关) 处于何种状态 (开或关) , 应急照明都应能强制点亮。

其优点是成本较低, 寿命较长, 维修、维护简单, 故障率低, 单箱控制面积较大, 如果供电电源和供电线路能够得到保障, 供电时间可以足够长。在配电箱二次回路可以增加远程控制及监视, 可对其分支回路进行监测, 系统易用性强。缺点是对供电电源和线路的可靠性要求较高, 如果两路电源均出现问题或分支供电线路出现故障就不能保证应急疏散要求。双电源切换的间隙应急照明会出现短暂间断。这种方法适用于双电源容易解决、面积较大、非常重要的建筑物。

3. 采用浮充蓄电池灯, 其供电电源为双电源切换箱。

从某种角度可以看做是前两种方法的集成, 三电源供电, 它同时具有前两种方法的优点, 而且性能非常可靠, 可以不间断照明, 但成本比前两种方法都要高。这种方法适用于双电源容易解决、面积较大、特别重要的建筑物。

4. 采用集中浮充应急照明箱 (EPS) 。

其供电电源可以是普通照明箱的一个专用回路, 也可以用双电源切换箱对其供电, 灯具选用普通灯具, 可以作为正常照明的一部分平时使用, 但紧急情况下应急照明应能强制点亮。其供电原理如图1所示。

其优点是成本较低、寿命较长、单箱控制面积较大。而且随着现代技术的发展, 许多厂家生产的集中式应急电源箱还自带了自动检测功能, 甚至可以通过其自身带有的计算机通讯接口, 将信号送到主机, 用计算机来进行监视与管理。即使在系统中不设置计算机管理, 其自身仍带有监控系统, 在电源发生故障或电源将要耗尽时, 发出声光报警, 从而大大降低了系统维护与管理的工作量。现有的集中供电箱体自身可以耐火, 箱内导线阻燃, 适合火灾现场。对于较大型建筑自身设有电气竖井, 它可放置于竖井中, 防火问题更易解决。因为箱体为独立设置, 不用担心无关人员误操作, 管理比较方便、安全。另外, 蓄电池集中放置在箱体内, 灯具自身不带浮充蓄电池, 经济性上比较合理, 维修、维护工作量少, 故障率低, 寿命较长, 一般在10年以上。但是由于每个应急灯具内没有备用电源 (蓄电池) , 若灾害发生时, 供电线路故障, 则会直接影响到应急照明系统的正常运行, 所以要对其供电线路在敷设时采取必要的防火措施。

对于应急照明的设计还有其他方法, 但也是这3种方法的组合和衍生。在实际应用中, 应该根据工程的使用性质、建筑规模, 合理选用应急照明方案, 使应急照明系统能在灾害发生时, 为减少人员伤亡和降低财产损失发挥出应有的作用。HK

应急照明系统设计 篇2

照明是城市基础设施的组成部分，在城市的交通安全、社会治安、人民生活和市容风貌中居于举足轻重的地位，并发挥着不可替代的作用，也标志着城市实力和成熟的程度。现有的城市路灯70％以上使用的都是高压钠灯，其设计寿命为24 000小时(5年)。但是，由于电压波动大，许多地区的波动甚至超过额定电压的15％，特别是在后半夜，由于电负荷减少，使得电网电压有时接近245 V，高电压不但浪费了电能，还缩短了灯泡的使用寿命，事实上，现在城市路灯的实际使用寿命平均不到一年。

目前，在供电电源端节能的方式主要有两种，一是采用半夜灯，二是采用调压方式。并夜灯是通过在下半夜关掉一部分照明灯的方法来达到节能，它具有简单易行的特点，缺点是道路照明不均匀，且无法解决下半夜电压高而影响光源寿命的问题，也不适用于商场、学校这些室内场所。而通过降低供电电压的方法不但可以节能，还可延长光源的寿命，是一种较好的节能方式。

为此本文提供了一种基于C8051F310单片机的节电控制系统的设计方案，该系统能针对电网电压偏高和波动现象，并根据用户现场的实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，以将其稳定在允许的范围内，从而提高电力质量，节约照明用电，延长灯泡的使用寿命，十分适用于路灯、学校、商场等室内和室外的照明节电控制。基本设计思路

本文所设计的路灯控制器采用自耦变压器形式调整负载路灯的电压，自耦变压器的一、二次侧线圈不仅有磁的联系，还有电的联系，所以，在输出电压调节范围不大时，它的容量比较小，所以消耗的材料小，造价低，效率高，其最大的优点是克服了可控硅斩波型产品产生谐波的缺陷，实现了电压的正弦波输出，其结构和功能都很简单，可靠性也比较高。

图1所示是一个路灯照明节电系统的基本框图。该路灯节电控制器要实现的基本设计思路是通过闭合在自耦变压器二次边不同变比的四个触点开关，使路灯两端电压在电网电压变化时(主要是夜间电网电压偏高时)能够自动稳定在一预设值。

荧光灯是一种利用汞放电产生紫外辐射来激发荧光粉层而发光的低气压放电灯，是目前工厂、大厦、商场、机关、学校和家庭照明的一种主要电光源。表1给出了荧光灯的照度、寿命与电压的关系(令额定电压下的寿命为1)。

由表1可知，若电网电压为额定电压220 V，采用90％额定电压供电时，灯具寿命可延长一倍，照度衰减7％。从人体视觉学可知，人的眼睛对光强度变化的感觉是按对数关系计算的，照度衰减7％，人的视觉能够感觉到光线变暗1．6％，此时节约电能19％，可以达到最佳能效比。如电网电压超过220 V，则节能率一般在20％以上。所以，90％额定电压为室内照明供电最优运行与节能电压。1．1 触点开关设置方案

由以上分析可知，90％的额定电压为路灯或室内照明最优运行与节能电压，即200伏。我国电网电压标准为220 V(-15％~+10％)，即电网电压的波动范围为187～242 V。假设电网电压在以上电压范围内波动，并设自耦变压器各路开关变比分别为a0、a1、a2、a3，那么，可以取电网波动的四个电压点来计算设定自耦变压器的变比，以使电网电压在这四个点的时候，变压器输出均为200V，这四个点为200V，210V，220V，230V。

设旁路变比为1，即当电网电压为200 V时，其变比a0=1，则其他各路开关的变比为：a1=0．95，a2=0．90，a3=0．87。以这四个点为中心，我们可以把电压波动的范围分成4个段，如图2所示。设电网电压为X，输出电压为Y，变比为ax。

由图2可知，其输出电压值的精度至少可达到94．3％。

现以冬季为例需要为道路照明的时间为17：00至次日6：00。根据电压观测的结果，电网电压通常应稳定在220 V左右，但在半夜0：00至次日6：00，由于电网负荷小，电网电压会逐渐攀升至230 V。据此可以计算出节电率。其电压调整前的耗电量： 由图2可知，其输出电压值的精度至少可达到94．3％。

通过计算可知，其节电率可达21％。1．2 电压控制方案

设输入电压为X，输出电压为Y；t时刻的电网输入电压为X(t)，触点开关跳变值为P，那么，可以先通过下式判断输入电压X处于上升阶段还是下降阶段：

若某路在t时刻的输入电压大于(t-1)时刻的输入电压，则输入电压处于上升阶段。设定电压跳变值为P，即电压上升到P+2时。触点开关跳变。反之，若某路t时刻的输入电压小于(t-1)时刻的输入电压，则输入电压处于下降阶段，若设定电压跳变值为P，即电压下降到(P-2)时，触点开关跳变。其中，可以设定4 V的回差，以使电压在上升和下降两个阶段有两个不同的阈值。设置该回差是为了保证触点开关在输入电压波动频繁时不会随之出现频繁跳变。1．3 采样方案

针对该系统的电网电压幅值变化不是很快的特点，该路灯控制器的采样速度和采样精度的要求都不需要很高。而微控制器C8051F310自带的10位AD转换器本身的精度就能满足系统要求。信号经过AD转换之后，再由微处理器计算相应电压的有效值，并进一步进行判断即可。该设计结构简单、成本低，且足够满足采样速度和采样精度的要求。

A/D转换器的转换精度，是由其参考电压和输出字段长度共同决定的。所谓转换精度是指一个A/D转换器可以对最小电压变化的监测能力。实际上，转换精度就是A／D转换器的最小步进电压，只需将MD转换器的参考电压与该转换器转换值的数量相除，就可以得到该电压值。

由于C8051F330采用3．3 V作为基准电压，故其转换精度为3．3／1024，即3．22 mV，完全可以满足本系统的精度要求。1．4 远程通讯控制方案

远程通信是指多台路灯控制器与PC机之间的通信，便于用户对分布在各处的路灯控制器的状态进行监控，本系统通过C8051F310自带的UART口和PC机的串口进行通信，以将检测到的各种状态信息传给上位机(如电网的电压，A、B、C各相的电流，以及路灯控制器所处的各个状态等等)，而用户则可根据上位机的软件来选择要监控的路灯控制器，然后根据其状态来发出各种控制命令，如旁路或者选择节能所处的档位。

鉴于采用的是一台PC机对多台路灯控制器的方式，故可采用侦听方式来规定其通信协议，即给每一台控制器分配一个通信地址。通信开始之前，主机先发送通信地址，每一台控制器都接收这个地址，然后与自身的地址相比较，地址匹配的路灯控制器开始与主机通信，其它的保持侦听状态。这样，用户就可方便地对任何一台控制器进行监控。

综合考虑总线的传输距离和抗干扰能力等因素，本设计在控制板上采用RS-485接口，并采用差分方式传输信号，故其抗共模干扰的能力很强。硬件设计

本节电控制系统的硬件部分主要包括微处理机、电压检测电路、电流检测电路、触点开关驱动电路、时钟及通讯接口电路等。当电网电压经整流滤波电路被采集到微控制器后，微控制器将通过自带的AD转换电路进行AD转换，然后通过运算来确定此时需闭合的变压器副边开关位置，同时发出命令使相应继电器驱动与其对应的触点开关闭合，从而实现其基本功能。KEY电路包含外部的一些手动逻辑控制。图3所示是本系统的硬件电路框图。

2．1 电压检测电路

本系统中的电压检测电路框图如图4所示。该电路中包括有各种信号调理电路。其电网电压经220 V／7．5 V变压器之后，再通过运放组成的比例放大器调整其幅值，然后通过全波整流电路将其变成直流，再经过RC滤波电路之后进入微控制器进行AD采样。

电流检测电路的结构与电压检测电路基本相同，只不过电流是通过电流互感器之后，再转换成电压信号，其信号调理过程基本一致。2．2 触点开关驱动电路

图5所示是触点开关驱动电路的示意图。在图5中，微控制器的输出可通过驱动电路接到三极管，以控制其通和断，并由此来控制继电器线圈的通和断，再通过继电器控制自耦变压器触点开关的通和断。

2．3 通信接口电路

本节电器和PC机的通信采取串口通信，使用的是微控制器的UART口，其中RX0为微控制器接收信号，Txo为微控制器发送信号。UART口通过专用的RS485芯片将信号发送到总线或从总线上接收信号。其电路图如图6所示。

图中的光耦起到了隔离作用，用于防止微控制器被其它信号干扰，防雷一般采用的是瞬态二极管。软件设计

应急照明系统设计 篇3

【关键词】应急照明概念；应急照明供电方式；控制方式

现阶段民用建筑设计执行的规范有《民用建筑电气设计规范》、《住宅设计规范》、《住宅建筑电气设计规范》、《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》，而在应急照明设计时也是按《民用建筑电气设计规范》及《住宅建筑电气设计规范》两个规范为依据进行设计的。

1.应急照明的概念

应急照明：是指因正常照明的电源失效而启用的照明。应急包括：疏散照明、安全照明、备用照明。

其中疏散照明：是作为应急照明的一部分，用于确保疏散通道被有效地辨认而使用的照明。

安全照明：作为应急的一部分，用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。

备用照明：作为应急照明的一部分，用于确保正常活动正常进行的照明。

2.对于负荷分类及建筑物内的消防设备不同，其应急照明的供电时间及照度要求也不同，而其供电可靠性要求在规范中都有明确规定

关于应急照明的供电方式及控制方式的一些问题。

2.1应急照明供电方式的确定

应急照明供电方式的选择，应考虑应急照明所在建筑物的等级、负荷等级及应急照明的种类、持续工作时间、各种电源的特点及实际工程的要求等多种因素，做到安全可靠、经济合理。

（1）由电网独立电源供电。要求由上级变电所引来两路独立电源供电，必须确保一路故障时，另一路不应同时受到损坏即仍能继续工作。这种供电电源具有转换时间易满足规范要求、持续工作时间长、供电容量也不受限制的特点。但是，在我国目前的城市供电条件下，要得到两路完全独立的高压电源的可能性很小。在大多数情况下，供电部门提供不出完全独立的两路高压电源，或者能够提供但由于投资过大被建设单位（即投资方）给取消了。

（2）一路电网供电，一路柴油发电机组供电。这种供电容量和持续供电时间基本不受限制，但由于发电机组自动启动需要在一定的时间，经常处于后备状态的发电机组，停电时自启动时间规范要求在30s内，因此只能作为疏散照明和备用照明，而不能用于安全照明及对转换时间要求较高的场所的备用照明。这种投资比两路独立电源供电要节省很多投资，但安全照明及转换时间要求高的场所的备用照明就要改为增加上其它电源。

（3）采用蓄电池电源。蓄电池有两种：一种是灯具自带蓄电池式灯具，另一种集中式蓄电池式。当采用灯内自带蓄电池即自带电源型应急灯时，其优点是供电可靠性高、转换迅速、增减方便、线路故障无影响、电池损坏影响面小，缺点是投资大、持续照明时间受容量大小的限制、电池易坏、运行管理及维护要求高。这种方式适用于应急照明灯数不多，装设较分散，规模小的建筑物。当采用集中或分区集中设置的蓄电池组供电方式时，其优点是供电可靠性高、转换迅速，它与灯内自带蓄电池方式相比投资较少、管理及维护较方便，缺点是设备大、电池故障影响面大、蓄电池容量较大时宜采取高次谐波治理措施及各级保护应有选择性等问题。这种方式适用于应急照明种类较多、灯较集中、规模较大的建筑物。

在实际设计工程中，由于对系统的要求和应用范围不同，所以仅选择上述某一种电源形式有时是很难满足要求的，也很难做到安全可靠、经济合理。因此供电方式的确定要结合消防动力负荷综合考虑，同时选择两种及两种以上的应急照明电源。

2.2应急照明控制方式的确定

应急照明的控制一般可有三种形式：

（1）应急照明常明灯，即应急照明灯全天24小时点亮。当火灾发生时，由于灯始终是点亮的，不会影响人员疏散，也不用消防控制中心控制。这种控制方式的缺点是耗费能源，灯长时间工作，灯具的工作寿命也有影响。

（2）应急照明只有应急时点亮，即应急照明灯自带蓄电池，平时由现场的跷板开关就地控制开和关，火灾时由消防控制中心切断其外部的供电电源，由灯具自带蓄电池供电，保证灯能点亮。这种方式的缺点是一次性投资较大（灯具必须自带蓄电池），灯具后期维护工作量很大。

（3）正常照明兼做应急照明，即应急照明作为正常照明的一部分并与其同时使用，当正常照明因故停电时，无论应急照明的控制开关处于何种状态（开/闭），都应强行自动点亮。这种方式比较节约能源的控制方式，但要求设计线路时必增加一根应急照明控制线。

3.工程实例分析

《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中有关应急照明供电设计的条款为第13章9节12款对应急电源做了规定，而第13章8节对火灾应急照明做了详细的规定，第13章10节对导线选择及敷设做了详细的规定；《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版中第9章2节对火灾应急照明和疏散指示标志做了明确的规定；《建筑设计防火规范》GB50016-2006中第11章1节3款对应急照明和疏散指示标志的备用电源的连续供电时间不应少于30min。第11章3节对应急照明和疏散指示标志做了明确的规定。

但在实际工程中，有些设计片面强调套用上述条款，没有针对应急照明供电电源的设置选择相应的控制方式，这种作法不是很妥当。下面举例说明。

以写字楼的应急照明设计中选用自带蓄电池的应急照明灯，并采用分别来自变电所两段低压母线（来自两台互为备用变压器）的两路电源，经现场双电源自动切换箱对应急照明灯进行供电（专用回路）。应急照明灯的控制方式为：平时光源由现场跷板开关控制，灯具处于浮充电状态；当正常照明因故停电时，依靠灯具自带蓄电池自动点亮。

但上述设计方案在很多场所都能看到，但是，这个设计没有注意到很重要的一点——《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98第6.3.1.8条：“消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。”上述设计不能满足在火灾状态下全部点亮应急灯具的要求，因为应急照明由双电源切换箱供电，而双电源切换箱由两路电源供电，在火灾时要求确保持续供电。这样，应急照明的电源实际上是不间断的，那么自带蓄电池的应急照明灯的外部电源依然存在，只是换成另一路备用电源，应急照明灯自然无法自动点亮（现场跷板开关处于闭合位置的除外）。在这种供电方案中，应采用上述其它二种控制方式与本方式相结合。

再以住宅、写字楼、宾馆的楼梯间内疏散应急照明为例，疏散楼梯内的照明属于应急照明，规范是指在紧急情况（包括火灾）时必须保证楼梯间内的连续照明不能间断，而用节能声光控制灯做为楼梯间照明的就不能做到这一点。那么，能不能做到既不违反规范，又能保证平时的节能需求呢？有三种方法可以实现这个目的。

（1）可以通过采用带有消防触点的延时节能开关。采用的延时开关其原理要求开关内部带一小型继电器，带有两对触点，一常开一常闭，要求互锁。平时利用常闭触点（带延时功能）点亮灯具，火灾时利用其常开触点点亮灯具。

（2）可以采用双光源（双接线端子）的楼梯间灯具。这种方案其实就是将两套光源安装于同一外壳当中，实施起来很简单，又兼顾了建筑上的美观要求（毕竟在楼梯间同一位置安装两个灯具不够美观）。

（3）可以采用楼梯间顶灯为声光控制灯，为正常照明，楼梯间墙壁上设一壁灯做为应急照明灯，壁灯为平时不亮，紧急情况（包括火灾）时点亮。

以上三种方法通过不同途径都可以实现应急照明在平时节能自熄，在紧急情况（火灾）下连续点亮的目的，但目前的问题是，设计人员很少考虑这么多。

4.结束语

（1）正确的设置应急照明，特别是其供电方式与控制方式的正确选择，对增强建筑物的防灾能力具有十分重要的意义。

地铁车站应急照明系统设计 篇4

地铁车站不同于一般的公共建筑, 站台人员密集, 客流量大, 在应急条件下对人员安全疏散有较高的要求。当地铁车站发生火灾或常规电源故障断电时, 应急照明系统作为一项重要的安全设施, 对人员疏散、消防救援、故障处理或维持工作继续进行等都起着重要的作用。本文就地铁车站应急照明系统设计中的几个问题做一些探讨。

2 应急电源的选择

《工业与民用配电设计手册》 (第三版) [1]根据允许中断供电时间给出了应急电源的种类, 分别是: (1) 独立于正常电源的发电机组, 适用于允许中断供电时间为15s以上的供电。 (2) UPS不间断电源, 适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。 (3) EPS应急电源, 适用于允许中断供电时间为0.25s以上的负荷。 (4) 有自动投入装置的有效地独立于正常电源的专用馈电线路, 适用于允许中断供电时间1.5s或0.6s以上的负荷。 (5) 蓄电池, 适用于容量不大的特别重要负荷。发电机组属于旋转型后备电源, UPS和EPS属于静止型后备电源。静止型后备电源启动时间快、体积小、维护简单、过载能力强、保护功能完善、环保, 随着成本的下降和智能化水平的提高, 优势愈加明显。地铁车站应急照明系统电源采用静止型后备电源。

UPS和EPS的电路结构和工作原理基本一致, 但应用对象不同。UPS主要致力于为计算机类和精密仪器等敏感类电子设备提供高品质的不间断电源 (允许中断供电时间为毫秒级) , 用来保护用户设备或业务免受经济损失, 其产品技术要求受信息产业部认证。EPS主要致力于电网突发故障时, 为确保电力保障和消防联动的需要, 为消防救灾的用电设备和照明设备提供应急或者不间断电源 (允许中断供电时间为0.25s以上) , 保护用户生命或身体免受伤害, 其产品技术要求受公安部消防认证监督, 并接受安装现场消防验收。UPS对电源的品质和零中断具有较高的要求, EPS对电源的可靠性和过载能力、后备时间和工作环境的适应能力要求较高。地铁车站环境恶劣、要求应急电源持续供电时间长 (一般满足90min的供电需要) , 但对供电品质、转换时间要求一般, 所以地铁车站应急照明系统电源选用EPS。

EPS由单独的整流/充电和逆变模块构成。地铁车站应急照明系统原理见图1。

3 应急照明的设置

3.1 EPS的设置

EPS根据所带负载的种类分为:照明型, 主要用于应急照明和事故照明;照明/动力混合型, 除用于应急照明、事故照明之外, 还应用于空调、电梯、卷帘门、排烟风机、水泵等电感性负载的混合供电;动力变频型, 直接给电动机供电的变频系列。地铁车站的EPS为照明型。照明型EPS额定容量可以按下式计算:Pe=K×PΣ, 式中, Pe为EPS额定容量, k W;PΣ为应急照明灯具功率总和, k W;K为系数 (电子镇流器日光灯, K取1.1;电感镇流器日光灯, K取1.5;金属卤素灯或高压钠灯, K取1.6) 。《民用建筑电气设计规范》 (JGJ 16—2008) [2]第6.2.2条规定:EPS的额定输出功率不应小于所连接的应急照明负荷总容量的1.3倍。地铁车站EPS的K值一般取1.3。

车站EPS的台数应根据车站规模和所带负荷的容量来设置。规模较大、所带负荷容量大的地铁车站在站厅站台两端四个照明配电室分设EPS电源柜;规模较小、所带负荷容量一般的地铁车站在站厅站台一端的两个照明配电室或者站厅两端的两个照明配电室分设EPS电源柜。EPS电源柜采用两路独立电源供电, 由降压变电所两段母线各引一路电源, 设双电源自动切换装置, 切换方式为自复式。

3.2 备用照明的设置

地铁车站的应急照明一般包括疏散照明、备用照明。备用照明是在正常照明电源发生故障时, 为确保正常工作或活动继续进行而设置的照明。《民用建筑电气设计规范》 (JGJ 16—2008) 表13.8.6给出了民用建筑的备用照明及疏散照明的最低照度, 要求消防工作区域备用照明的照度不低于正常照明照度。《建筑照明设计标准》 (GB50034—2004) [3]第5.4.2条规定:备用照明的照度不低于该场所一般照明照度值的10%。《地铁设计规范》 (GB 50157—2003) [4]第14.5.17条和第14.5.18条规定:地下车站及隧道的照度标准应符合现行国家标准《地下铁道照明标准》中的规定。地面车站与高架车站的照度标准, 可参考民用建筑设计规范执行。2009年6月1日起实施的《城市轨道交通照明》 (GB/T16275—2008) [5]替代了《地下铁道照明标准》, 其第6.1.4条和第6.1.5条规定:一般工作场所备用照明照度值不应小于正常照明照度值的10%。中央控制室、车站综合控制室、站长室、消防泵房、变配电房等应急指挥和应急设备应用场所的备用照明照度值不应小于正常照明照度值的50%。上述规范对备用照明的照度提出了不同的要求, 设计中应根据不同场所及国家标准优先行业标准的原则, 来确定适合该场所的照度值。

3.3 疏散照明的设置

疏散照明是在正常照明电源发生故障时, 为使人员能容易而准确无误地找到建筑物出口而设置的照明, 由疏散照明灯、疏散诱导标志灯组成。站厅、站台公共区、出入通道、楼梯、人行通道拐弯处等设置疏散诱导标志灯, 其中车站内通道每隔20m设1盏标志灯, 距地面小于1m。疏散诱导标志灯的布置应满足视觉连续要求, 即在公共区的任意位置都能使至少1个诱导标志灯进入视线范围。地下区间一般每隔10m设1套照明灯具, 工作照明和应急照明灯具相间布置, 每隔10m设一处疏散诱导标志灯。

4 应急照明系统的控制

车站应急照明系统的控制应根据车站规模大小、复杂程度、建筑内停留和流动人员的多少、火灾危险程度及建筑物的重要程度等综合考虑并进行技术经济分析比较来合理选择。

以南京地铁1号线南延线工程城东路站为例。工程概况:3层侧式车站, 为高架站。设备管理用房与车站主体分开, 远离车站主体, 车站的规模较小, 公共区和站房区照明面积都不大。车站设备管理用房不设EPS, 应急照明灯具均采用自带镉镍电池灯具。应急照明正常时可作为正常照明的一部分, 由就地设开关控制;故障时灯具蓄电池放电, 为灯具继续照明提供电源。此种模式所有应急照明灯具均自带蓄电池, 投资大, 仅局限于规模小的车站, 一般不可取。

以上海轨道交通9号线泗泾站为例。工程概况:地上两层, 为高架站。EPS应急照明电源柜系统图见图2。站厅和站台层公共区的应急照明、所有疏散诱导照明控制方式为手动和自动, 由EPS转换开关切换。自动控制为正常 (1km) 及火灾状况下 (2km) 均由设在综控室内的FAS控制器自动监控。应急照明正常时可作为正常照明的一部分。各设备用房及房屋区楼道内的应急照明平时可作正常照明使用, 由就地双控开关控制, 火灾时可通过FAS控制器自动开启应急照明。

以上海轨道交通9号线桂林路站为例。工程概况:地下两层, 为地下站。EPS应急照明电源柜系统图见图3。公共区应急照明作为白天工作照明一部分和夜间值班照明, 采用常明方式, FAS系统不对其监控。设备管理用房应急照明作为工作照明一部分, 设双控开关, 正常工况时可人为就地控制;火灾工况时由FAS系统闭合应急母线接触器, 保证火灾时设备管理用房应急照明总保持工作状态。桂林路站不同于泗泾站的是, 公共区应急照明不受FAS系统监控, 不设就地开关, 采用常明方式。

5 结语

综上分析, 我们可以得到以下结论:

1) 地铁车站应急照明系统电源选用EPS。

2) 地铁车站EPS额定容量Pe=K×PΣ (应急照明灯具功率总和) , 系数K值对于地铁车站一般取1.3。

3) 车站EPS的台数应根据车站规模和所带负荷的容量来设置。

4) 车站应急照明系统的控制应根据车站规模大小、复杂程度、建筑内停留和流动人员的多少、火灾危险程度及建筑物的重要程度等综合考虑并进行技术经济分析比较来合理选择。

参考文献

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[3]GB50034—2004建筑照明设计标准[S].

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应急照明系统设计 篇5

摘 要：本文介绍一种基于光伏发电的多电源智能管理系统——太阳能照明系统的设计。这个设计，从根本上对太阳能得到全面的了解，掌握太阳能照明的优势，并阐述了太阳能路灯与普通路灯的本质区别，从中了解到太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。本文还对太阳能路灯照明的太阳能电池，蓄电池，支架等各方面作了一个详细的分析，比较，再根据光伏发电的原理特性，系统采用了智能化控制器，对智能控制器编程序，使得程序可以满足太阳能LED路灯的自动蓄电，自动照明，自动熄灭等一系列工作过程，使太阳能照明更加智能化。最后，本文还举出例子，对现在正使用的太阳能路灯进行了分析，研究，明确太阳能发展的趋势及前景。

关键字：光伏发电，太阳能，节能环保，智能控制 绪

论

1.1太阳能照明是发展的趋势

太阳的能源非常巨大，可以说太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。利用太阳能发电的经济性在很多情况下要优于常规的供电方式。太阳能照明本质上是一个光电转换系统，专业领域称为“硅晶片地面光伏组件”。其工作原理是通过硅晶片接收太阳光线后转变为电能，然后储存在蓄电池中，再由光感开关进行控制，当天黑时能够自动点亮，天亮时又自动熄灭。太阳能灯是光电转换技术的一种应用产品，凭借其节能、环保、无需布线、自动控制、随时变换位置等优点，在照明行业中树立起神圣的地位。随着太阳能光伏技术的发展和进步，在民用方面首先应用在照明灯具上。据了解，太阳能的优点已被越来越多的人所接受。作为太阳能应用的系列产品之一，太阳能灯具一直是各方研究和关注的焦点。在已有技术基础上，技术人员与厂商集思广益，在诸多方面取得了突破性进展，为太阳能灯最终走向千家万户打下了坚实基础。专家预测，太阳能照明在未来十年后将会普及，成为未来照明行业发展趋势。1.2太阳能路灯与普通路灯相比较

1.大阳能路灯的造价其实不高，因其使用寿命长，比普通路灯更划算

2.偷盗难，也不划算，太阳能路灯灯杆一般都在8米高以上，偷盗电线不合算 设计思路

太阳能光伏发电系统的基本原理相同，因而太阳能路灯的设计思路也可依据一般的太阳能发电系统，先确定太阳电池组件的功率，然后计算蓄电池的容量。但太阳能路灯又有其特殊性，需要确保系统工作的稳定与可靠，所以在设计时需要特别注意。

太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明问题。

现本人想设计一个太阳能路灯的电路.白天充电靠太阳能电池吸收光能产生电能.而LED照明熄灭.夜晚LED点亮进行照明.并有电路保护电池不会过充过放。3 太阳能路灯的组成原理框图及其工作原理 3.1太阳能路灯的组成

太阳能路灯由太阳能电池组件、蓄电池、电源控制器、光源等组成。如图3.1

图3.1 太阳能原理方框

3.2太阳能路灯的工作原理

太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。白天的时候，太阳能电池吸收太阳光子能产生电能，通过控制器吧电能储存在蓄电池里，当夜幕降临或者灯具周围的广度较低时，蓄电池通过控制器向光源供电设定的时间后切断，这样就可以照明了。4 各部件的组成及工作原理 4.1硅太阳能电池工作原理与结构

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构，如图4.1。

图4.1 图4.1中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴。

当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电 势差，这就形成了电源，如图4.5所示。

图4.5 由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结，以增加入射光的面积。

另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。4.2蓄电池的组成及工作原理

太阳能照明必须配备蓄电池才能工作，这是因为：

（1）太阳能电池只能在白天进行光电转化工作，电能在夜晚才能用于照明，因此必须储备在蓄电池内，储备的容量要足够当地连续几个阴天的照明需要。

（2）太阳能电池板的输出能量极不稳定，配备蓄电池后，太阳能灯等负荷才能正常

工作。

由于太阳能路灯采用的是铅酸蓄电池，所以这里只对铅酸蓄电池进行分析。铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下： 1.充电：

蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电。充电时，在正、负极板上的硫酸铅会被分解还原成硫酸、铅和氧化铅，同时在负极板上产生氢气，正极板产生氧气。电解液中酸的浓度逐渐增加，电池两端的电压上升。当正、负极板上的硫酸铅都被还原成原来的活性物质时，充电就结束了。

在充电时，在正、负极板上生成的氧和氢会在电池内部“氧合”成水回到电解液中。化学反应过程如下：

（正极）（电解液）（负极）（正极）（电解液）（负极）PbSO4 + 2H2O + PbSO4 → PbO2 + 2H2SO4 + Pb（充电反应）(硫酸铅)（水）（硫酸铅）2.放电

蓄电池对外电路输出电能时叫做放电。蓄电池连接外部电路放电时，硫酸会与正、负极板上的活性物质产生反应，生成化合物“硫酸铅”，放电时间越长，硫酸浓度越稀薄，电池里的“液体”越少，电池两端的电压就越低。化学反应过程如下：

（正极）（电解液）（负极）（正极）（电解液）（负极）PbO2 + 2H2SO4 + Pb → PbSO4 + 2H2O + PbSO4（放电反应）(过氧化铅)（硫酸）（海绵状铅）

从以上的化学反应方程式中可以看出，铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅都与硫酸电解液反应，生成硫酸铅，在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时，正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的结晶物，活性程度非常高。在蓄电池充电过程中，正、负极疏松细密的硫酸铅，在外界充电电流的作用下会重新还原成二氧化铅和金属铅，蓄电池就又处于充足电的状态。正是这种可逆转的电化学反应，使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。

4.3电源控制器的组成及工作原理

4.3.1系统硬件结构

太阳能路灯智能控制系统硬件结构，如图4.6所示，该 以STC12C5410AD单片机为核心，外围电路主要由电压采集电路、负载输出控制与检测电路、LED显示电路及键盘电路等部分组成。电压采集电路包括太阳能电池板和蓄电池电压采集，用于太阳能光线强弱的识别及蓄电池电压的获取。单片机的P3口的两位作为键盘输入口，用于工作模式参数的设置。

图4.6

蓄电池电压采集，用于蓄电池工作电压的识别。利用微控制器的PWM功能，对蓄电池进行充电管理。蓄电池开路保护：万一蓄电池开路，若在太阳能电池正常充电时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，若在夜间或太阳能电池不充电时，控制器由于自身得不到电力，不会有任何动作。4.3.2电压采集与电池管理

太阳能电池板电压采集用于太阳光线强弱的判断，因而可以做为白天、黄昏的识别信号。同时本系统支持太阳能板反接、反充保护。

蓄电池电压采集用于蓄电池工作电压的识别。利用微控制器PWM功能对蓄电池进行充电管理。若太阳能电池正常充电时蓄电池开路，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，若在夜间或太阳能电池不充电时蓄电池开路，控制器由于自身得不到电力，不会有任何动作。当充电电压高于保护电压（15V）时，自动关断对蓄电池的充电；此后当电压掉至维护电压（13.2V）时，蓄电池进入浮充状态，当低于维护电压（13.2V）后浮充关不，进入均充状态。当蓄电池电压低于保护电压（11V）时，控制器自动关闭负载开关以保护蓄电池不受损坏。通过PWM充电电路，可使太阳能电池板发挥最大功效，提高系统充电效率。本系统支持蓄电池的反接、过充、过放。4.3.3负载输出控制与检测电路

本系统设计了两路负载输出，每路输出均有独立的控制于检测，具有完善的过流、短路保护措施，电路原理如图4.7所示。

图4.7 注：P1.6为单片机18引脚；P1.7为单片机19引脚；

P3.2为单片机6引脚

负载过流及短路保护：设计了两级保护。第一级采用了R7(0.01Ω康铜丝)以及运放LM358、比较器LM393等器件组成的过流、短路检测电路配合单片机的A/D转换及外部中断响应来实现，这里使用了硬件+软件的方式，LM358的输出送P1.7(A/D转换)口，用作过流信号识别，当电流超过额定电流20%并维持30s以上时，确认为过流；短路电流整定为10A，响应时间为毫秒数量级。第二级采用了电子保险丝保护，当流经电子保险丝的电流骤然增加时，温度随之上升，其电阻大大增加，工作电流大幅降低，达到保护电路目的，响应时间为秒数量级，过流撤消或短路恢复后电子保险丝恢复成低阻抗导体，无须任何人为更换或维修。系统采用了两级保护措施后，在长达数小时时间负载短路实验后，控制器仍没出现电路烧毁现象。解决了用传统保险丝只能对电路进行一次性保护，一旦烧毁必须人为更换的问题，同短路后需手动复位或断电后重新开启的系统相比，也具有明显的优点，简化了维护，提高了系统的安全性能。4.3.4系统软件设计 1..单片机软件编程

本设计方案的硬件电路对应的软件程序包括：主程序、定时中断程序、A/D转换子程序、外部中断子程序及键盘处理子程序、充电管理子程序、负载管理子程序。单片机的软件编程上，以KeilC编译器的Windows集成开发环境μvision2作为软件开发平台，采用C51高级语言编写。按键处理流程如图4.8所示，电压检测子程序如图4.9所示。

图4.8 按键程序流程图

图4.9 电压检测子程序流程图

1.ADS子程序

INT8U ADC(INT8U number)using 2 {number=number&0x0.7；//通道号不超过7

ADS_CONTR= ADS_CONTR e0； //清ADC_FLAG、AD不启动 While（（ADS_CONTR&0x10）=0x10）； 等待A/D转换结束 return（ADC_DATA）；//结束返回 } 2.外部0中断响应子程序

void servise_TNTO0 interrupt 0 using 1 {if（P3_2）//高电平，认为是干扰信号触发中断 return delay 1（5000）； //10ms 延时 if（P3_2=0）

{load_switch_1=LSTOP；//负载开关1关 LOOP1_DL=1； 置负载短路标志 } } 这个太阳能路灯控制器可适用12V或24V工作光伏系统，可以直接驱动只留节能灯或通过逆变器驱动无极灯等作为照明光源，也可以驱动一些直流低压负载用于城市亮化。控制器的两路负载输出可以用于电动车道和人行道的照明，照明时间和工作模式可以灵活设置。着重解决了如何对蓄电池及负载进行有效管理问题，提高了太阳能电池板的使用效率，延长了蓄电池的使用寿命，防止因线路问题而造成的意外事件的发生。4.4各数据计算

4.4.1太阳能电池组件计算

设计要求：负载输入电压24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。

（1）湖州地区近二十年年均辐射量Kcal/cm2，经简单计算湖州地区峰值日照时数约为3.424h；

（2）负载日耗电量=12.2AH（3）所需太阳能组件的总充电电流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。

（4）太阳能组件的最少总功率数= 17.2×5.9 = 102W 选用峰值输出功率110Wp、两块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。4.4.2蓄电池计算

蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。

根据上面的计算知道，负载日耗电量12.2AH。在蓄电池充满情况下，可以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量：

12.2×（7+1）= 97.6（AH），选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。4.4.3太阳能电池组件支架 1.倾角设计

为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使用地区为广州地区，选定太阳能电池组件支架倾角为16o。2.抗风设计

在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。

（1）太阳能电池组件支架的抗风设计

依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。（2）路灯灯杆的抗风设计路灯的参数如下：

电池板倾角A = 16o

灯杆高度= 5m 设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm灯杆底部外径= 168mm 焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F = 1.3×730 = 949N。

所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。

根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。破坏面抵抗矩 W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）

=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）= 88768mm3 =88.768×10-6 m3

风荷载在破坏面上作用矩引起的应力= M/W= 1466/（88.768×10-6）=16.5×10-6pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa，其中，215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。

所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。太阳能路灯的实际应用

日前，浙江省质量技术监督局审核通过了由湖州勤上光电股份有限公司提出并组织起草的《浙江省太阳能LED灯地方标准》，将于09年7月1日起实施。“以前没有行业标准，生产什么、怎么生产、产品达到什么技术要求没有明确规定。标准出台后，行业门坎提高了，肯定要淘汰一批不符合标准的企业，企业要做好准备。”国家照明电器标准化技术委员会负责人表示，标准的出台将使太阳能LED产业提前进入规范化调试期，引导行业由无序、无标准状态，向有序、有标准状态转变，“山寨灯”横行的局面将得以改变。

即将实施的《浙江省太阳能LED灯地方标准》是中国大陆地区LED行业首个地方标准，适用于250V以下直流电源或1000V以下交流供电的道路、街路、隧道照明和其它室外公共场所照明用太阳能LED灯。对于照明领域来说，这是一次不小的革命。

本次设计的太阳能路灯的总电路图如图5.1所示，其工作原理：太阳照射在硅光板上，太阳能电池开始工作，使二极管D1跟三极管Q1工作，蓄电池开始蓄电，待蓄电池蓄电完毕后，根据程序的设定，Q1反作用，停止蓄电；到晚上天色昏暗时，设定的程序启动，使蓄电池开始放电，二极管D2，D3，D4，D5，导通，三极管Q2，Q3工作，使LED灯照明，直到第二天早上，预先设定的程序又作用，使LED灯熄灭；当有

太阳照射硅光板的时候，蓄电池又开始蓄电，这样，无限的循环，就可以使路灯自动蓄电，自动照明，自动熄灭，大大减少了人力物力，而且这样的设计，能节约更多的电能。

图5.1 太阳能路灯的总电路图

如图5.2所示，下面是本次设计的实际应用例子。

图 5.2 头顶太阳能板，晒一天太阳能照明6天的新式太阳能路灯，近期出现在了肇庆园区星港街上。从园区城管部门了解到，今年园区将改造多处路灯，推广绿色照明。

在基本完成改造的湖滨街上可以看到一批造型简洁的新式太阳能路灯已经竖立了起来。据路灯施工方相关负责人介绍，这批路灯头顶有一块太阳能板，将光能转换为电

能后自动存储在路灯的蓄电池中。太阳能板晒一天太阳后，可以在蓄电池内储存供路灯正常工作6天所需的电量，即使接下来6天都是阴雨天，路灯照样还能亮起来。

为了保证路灯的照度，这批太阳能路灯还安装了一个特殊的控制转换器，当太阳能发电不能满足路灯照明需要时就会自动切换到普通电源。有了太阳能板、蓄电池和控制转换器的路灯，在造价上自然比普通路灯要贵一些。据该负责人介绍，星港街沿线共要安装1500套太阳能路灯，部分景观带上的照明灯也将使用太阳能灯。

从园区城管部门了解到，今年园区将着手改造部分道路照明，全部使用节能灯具和绿色能源。首期老路灯改造，要把园区8到10条主要道路的老式路灯灯头更换为LED路灯灯头，预计可节电三分之二。另外，中新科技城今年也将改造安装太阳能LED路灯3500套。园区在亮化工程建设中，将尽可能地采用以LED为主的节能型光源和灯具，可比传统光源节能约30%。

据了解到，在厦门，北京，甘肃，上海，广东等城市也开始着手安装新式的太阳能LED灯，这对我国推行节能照明迈出了一大步。结 论

整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最通用的设计方法，设计思想比较科学；抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面；路灯整体结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹配性较好。

目前，太阳能LED照明的初投资问题仍然是困扰我们的一个主要问题。但是，太阳能电池光效在逐渐提高，而价格会逐渐降低，同样地市场上LED光效在快速地提高，而价格却在降低。与太阳能的可再生、清洁无污染以及LED的环保节能相比，常规化石能源日趋紧张，并且使用后对环境会造成了日益严重的污染。所以，太阳能LED照明作为一种方兴未艾的户外照明，展现给我们的将是无穷的生命力和广阔的前景。参考文献：

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致 谢

历时三天，在我参考、收集大量资料和本班同学讨论研究之下，太阳能路灯课题设计总算完成了。

由于设计课题较为困难，期间，我花了较多的时间去收集相关资料，对其进行学习了解。在写这一设计的时候，我对我们的专业有了更深一层的了解和认识，同时也使我对太阳能光伏发电这个领域有了进一步的了解。

应急照明系统设计 篇6

关键词：智能手机；照明系统；蓝牙模块

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号：1005-1422（2014）06-0124-03人们生活水平的不断提高，照明的应用情况也逐步复杂和丰富多彩，仅靠简单的开关控制已不能达到所需的要求。利用照明智能化控制可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断，从而对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，然后进行相应的工作状态信息反馈及控制，以达到预期的控制效果。

一、传统的家庭照明系统

（一）传统的家庭照明系统的组成

传统的家庭照明系统原理如图1所示。一般情况下传统的家庭照明系统可以分为两种：一种是一开关控制一灯；另一种是多开关控制一灯。前者通常是开关安装在房间的门口，这样开/关灯的操作很不方便。后者是在床头或其他地方都安装了多联开关，操作起来相对稍微方便一些，但是还不能满足随地可以操作的需要，而且在布线和安装时增加了很大的工程量从而增加了成本和维护的难度。

（二）传统的家庭照明系统的特点

优点：灯具的购买及更换简单、容易；缺点：布线和安装复杂、操作不方便和维护难。

二、基于智能手机的家庭照明系统

（一）基于智能手机的家庭照明系统的组成及工作原理

图1传统的家庭照明系统原理图

基于智能手机的家庭照明系统的组成主要是两部分：一部分是智能手机；另一部分是带控制开关的灯。而传统的开关就不需要再安装了，所以在室内布线时也减少了开关的布线，其电路布线及工作原理图如图2所示。

图2基于智能手机的家庭照明系统电路布线及工作原理图

基于智能手机的家庭照明系统的工作原理是：操作智能手机的控制界面时，通过手机本身自带的蓝牙模块把相应的控制数据传送到安装在照明灯里的蓝牙模块，之后将数据送给主控制芯片MCU进行分析及判断并将其转换成控制信号，再送给控制电路对照明灯进行相应动作的控制。

（二）基于智能手机的家庭照明系统的实现

1.蓝牙通信模块BF10

（1）蓝牙通信模块BF10的介绍。蓝牙通信模块BF10是一款智能型无线数据传输模块，具有接收灵敏度高、成本低、体积小、功耗低等优点，主要用于短距离的数据无线传输领域。可以方便地和PC机（PDA手机）的蓝牙设备相连，也可以两个模块之间的数据互通。可以应用在蓝牙打印机、条码扫描设备、工业遥控、遥测、POS系统、无线键盘、鼠标、井下定位、报警、自动化数据采集系统、无线数据传输、银行系统、无线数据采集、楼宇自动化、安防、机房设备无线监控、智能家居、汽车检测设备、电视台的互动节目表决设备、政府路灯节能设备、无线LED显示屏系统等。

（2）蓝牙通信模块BF10的特点

①蓝牙通信模块BF10采用GSR主频蓝牙芯片，支持V2.0协议；

②蓝牙通信模块BF10的供电电压为：2.7-3.3V；

③蓝牙通信模块BF10可以进行串口通信，TTL电平串口；

④蓝牙通信模块BF10具有多种通信波特率设置，支持1200bps～2764800bps等多种波特率；

⑤蓝牙通信模块BF10一般工作电流：35ｍA，休眠电流：1ｍA；

⑥蓝牙通信模块BF10支持AT指令设置设备名称、通信波特率、配对密码等。

（3）蓝牙通信模块BF10 AT指令的介绍

①串口通讯的测试：向蓝牙通信模块BF10发送“AT”,当返回的数据是“OK”则表示通讯正常；

②修改蓝牙通信模块BF10串口通讯的波特率：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+BAUD1”，当返回的数据是“OK1200”时表示波特率已经修改为1200bps，其他的波特率修改同理；

③修改蓝牙通信模块BF10的名称：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+NAMEname”，当返回的数据是“Okname”就表示模块名字修改成功；

④修改蓝牙通信模块BF10的配对密码：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+PIN****”,如果返回的信息是“Oksetpin”则配对密码修改成功。

•实业实训•基于智能手机的家庭照明系统的设计（4）蓝牙通信模块BF10应用电路如图3所示。

图3BF10应用电路图

2.基于智能手机的家庭照明系统手机操作界面介绍图4照明系统手机操作界面图基于智能手机的家庭照明系统手机操作界面如图4所示，主要的功能控键有：开灯、关灯、亮度调节、定时开灯、定时关灯、开灯模式和霹雳灯等。开灯和关灯功能键是快捷地将灯的亮度调到最亮和最暗；亮度调节功能键是可以根据个人的需要将灯的亮度调节到舒适的亮度，其调节级数有100级；定时开灯和定时关灯功能键是可以根据个人的需要定时开灯和定时关灯；开灯模式是可以选择开/关灯的速度，主要是解决深夜开灯时的刺眼感觉；霹雳灯可以调节闪灯的速度，主要是用于制造一些特殊的灯光气氛。

3.基于智能手机的家庭照明系统的照明灯的设计

（1）带控制开关的照明灯的工作原理

带控制开关的照明灯的工作原理框图如图5所示，其工作原理主要是：由蓝牙模块BF10接收智能手机发送过来的控制数据，然后通过串口把数据转发给主控制芯片MCU，MCU对数据进行分析后从P3.7脚输出相应的PWM信号给LED控制电路，从而控制LED的照明亮度。

图5带控制开关的照明灯的原理框图

（2）带控制开关的照明灯的软件（程序）设计原理

带控制开关的照明灯的软件（程序）设计主要是初始化后等待接收串口数据，然后对接收到的串口数据进行判断和分析，如果是调光数据就进行调光操作；如果是定时开关灯数据便执行定时操作。具体的流程图如图6所示。

图6带控制开关的照明灯的程序流程图

（3）带控制开关的照明灯的主要参考程序

PWMBITP3.7

RS_SIGNBIT30H

RESEVE_DATA1EQU50H

RESEVE_DATA2EQU51H

RESEVE_DATA3EQU52H

;*********************

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0023H

LJMPRESEVE

;******串行数据接收及判断******

RESEVE:CLRES

CLREA

CLRRI

PUSHACC

MOVA,SBUF

CJNEA,#0A0H,RESEVE_END

MOVRESEVE_DATA1,A

CLRRS_SIGN

JNBRI,$

CLRRI

MOVRESEVE_DATA2,SBUF

JNBRI,$

CLRRI

MOVA,SBUF

CJNEA,#0AFH,R_END

MOVRESEVE_DATA3,A

CLRRI

CLRRI

R_END:POPACC

RETI

;********程序初始化********

MAIN:MOVSP,#70H

MOVSCON,#50H;工作方式1

MOVTMOD,#20H;定时器1工作方式2

MOVTH1,#253;9600波特率

MOVTL1,#253;9600波特率

SETBTR1;开定时器1

SETBES;开串行通信口

SETBEA;开总中断

;----调光数据分析及输出PWM信号----

PWM：……

……

……

;-----定时数据分析及开始计时-----

TIMER：……

……

……

;-------其他功能模块程序-------

……

……

……

LJMPPWM;程序调转到PWM信号输出

;*********************

END;程序结束

（三）基于智能手机的家庭照明系统的特点

优点：本系统相对传统的照明系统来说具有布线简单、操作方便、功能齐全、智能化控制和节能等优点；缺点：与传统的照明灯不兼容、照明灯的价格比传统的高。

三、系统的扩展

随着人们生活水平的不断提高和智能化控制技术的不断发展，本系统可以扩展成对家用电器设备的控制，如可以利用智能手机对电视机、影碟机、功放、电冰箱、空调、电风扇和洗衣机等家用电器进行相应的功能操作。这样就可以省去了现有的红外遥控器，从而也可以将所有的电器设备的控制都集中在智能手机中，既方便了人们的生活又节约了成本，实现此扩展功能的前提条件是必须在每台家电设备中植入蓝牙串口模块。

参考文献：

［1］何立民.单片机应用系统设计［M］.北京：北京航天航空大学出版社，1990.

［2］李华.MCS-51系列单片机实用接口技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1993.

应急照明系统设计 篇7

照明给了建筑物以生命力。因此, 人们越来越注重应急照明的设置, 其安全可靠性已成为关注的焦点, 也是建筑照明设计中必须考虑的问题。应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设施, 它同人身安全和建筑物安全紧密相关。在正常照明时电源被迫切断、电网停电或者发生火灾断电等等特殊情况时, 为了保证工作人员安全准确地操作或安全迅速撤离, 应急照明显得十分重要。应急照明就是因正常照明的电源失效而启用的照明。

以前我电视转播台机房应急照明系统采用浮充蓄电池灯作为应急照明灯。它的缺点是价格较高、容易损坏、维护成本高, 使用寿命相对较短, 更由于布点太多而且分散, 又没有监控和定期检测, 损坏后不能及时修复, 经常在突发事件来临时起不到应急作用。在我台机房实际使用中曾多次发生蓄电池灯不亮使工作无法进行, 现在看来这种方法已不适用于我电视转播台机房的应急照明应用, 设计新的应急照明系统是发展的必然趋势。

对于我台来说, 在市电有计划停电或故障停电时将有几分钟到十几分钟的无照明时间, 在此期间需要进行转播设备切换的准备工作, 设计合理可靠的应急照明系统至关重要。我们设计的直流应急照明系统能在我台外电输电线路因故停电, 转播机房照明灯失去220伏交流电源后, 利用机房现有直流屏设备中蓄电池组的220伏直流电源, 自动控制瞬间开启多组直流应急照明灯。

设计的主导思想是既要保证我电视转播台机房应急照明的亮度, 又要降低使用蓄电池灯作为应急照明的成本。决定利用转播台机房直流屏的大容量蓄电池组作为应急照明的电源, 采用继电器逻辑控制。这样既可安装多组直流应急照明灯, 保证机房所需照明亮度, 又可通过控制技术完成外电输电线路停电后, 瞬间自动开启多组直流应急照明灯的功能。

控制原理图如右图。

应急照明系统设计 篇8

关键词：消防应急照明系统,照度,应急转换时间

1 前言

消防应急照明系统是指在发生火灾时, 为人员疏散和消防作业提供的照明及疏散指示的装置, 是建筑中不可缺少的重要消防设施。合理地设计、安装及科学地使用消防应急照明灯具的材料及种类, 对充分发挥消防应急照明系统的性能, 保证消防应急照明和疏散指示标志在发生火灾时, 有效地为人员疏散和消防作业服务, 有着十分重要的意义。

2 应急照明的场所及照度要求

关于应急照明照度规定, 现行标准 (规范) 没有给予细致考虑, 主要存在以下问题:

2.1 消防应急照明产品标准要求转换亮度比在70%~100%。

因此, 现行消防规范中要求消防作业场所照度保证正常照明照度的规定不合适。

2.2 未考虑到火灾情况下, 烟雾蔓延、恐慌心理以及不同特定情况下疏散区域对疏散照度的要求。

根据CIE的测试结果, 人在0.2lx照度以下时视线模糊, 不能够识别出障碍物;在0.5lx情况下, 可勉强识别障碍物。照度越高, 人的行动敏捷、迅速, 就越充满信心。一般认为, 不低于111x情况下较为满意。另外, 由于照明突然消失, 照度突降许多, 人的眼睛需要一段时间才能适应及恢复行动的信心, 所以CIE还规定照度比为40:1。

在一般平面疏散区域亦即楼层平面中, 由于人员不是特别密集, 且无障碍物, 疏散难度不高, 因此采用标准照度值0.5lx是足够的 (在不考虑烟雾扩散影响的情况下) 。但对于竖向疏散区域, 情况有所不同。在火灾情况下, 竖向区域的人员疏散主要是靠防烟楼梯。在火灾报警突起的情况下, 人们由楼层平面通道直接汇集到防烟楼的前室, 有时在短暂时间内, 防烟楼梯前室的人员即可能达到十几甚至几十人。由于楼梯台阶影响, 疏散速度不可能很快。容易导致拥挤、摔伤等, 对于人员密集的大面积场所, 如商场、影剧院等遇到火灾, 情况可能更为严重。因此, 对于上述两类场所的消防疏散照明照度宜提高到11lx以上为宜, 不宜采用过低标准设置。

3 应急照明电源设置

“高规”条文说明9.1.3条中对消防应急照明配电线路的防火处理作了规定:“建筑发生火灾后, 可能会造成电气线路短路和其它设备事故, 电气线路可能使火灾蔓延扩大, 还可在救火中因触及带电设备或线路等漏电, 造成人员伤亡。因此, 在发生火灾后, 消防人员必须先切断工作电源, 然后救火, 以策扑救中的安全。而消防用电设备, 必须继续有电 (不能停电) ……”, 第9.2.1条说明上则谈到“根据目前我国高层建筑火灾应急照明设计的实际作法, 一般都采用城市电网的电源作为应急照明供电。为满足使用需要, 又利于安全, 允许使用城市电网供电, 对其电压未作具体规定, 即可用220V的电压。有的高层建筑如果有条件。也可采用蓄电池组作为火灾应急照明和疏散指示标志的电源。”这些条文尽管对消防应急照明电源设计作了相应规定和解释, 但在实际操作上仍存在一些问题。原因是与一般消防动力配电不同, 消防应急照明装置布置的点多、面广, 基本上涉及整个建筑物的公共场所, 管线纵横排布, 而且大部分灯具均布置于吊顶内。因此, 在以上众多管网中做防火处理, 很不利于防火监督工作的顺利进行。另外, 在火灾状态下, 极易造成吊顶烧毁、管线断裂、灯具破碎, 若此时喷淋系统及消防系统工作, 大量水喷人, 沿楼层平面流入各层竖向区域, 220V交流电源即可能会对后期疏散人员及消防队员生命安全构成严重威胁, 并可能使火灾因应急照明线路短路而蔓延至其他区域。

4 消防应急转换时间

“高规”中对应急照明转换时间未作要求, 而在《民用建筑电气设计规范》及《地下建筑照明设计标准》中均规定为≤15s。这个时间显然是为了适用电源性质而规定, 而忽略了这个转换时间对人员疏散的安全及特定要求。通常, 在火灾突起的情况下, 正常照明会随之中断, 这时人们极易引起恐慌。人在这样的非常情况下, 几秒之内即可产生逃生的本能反应。若此时应急照明转换时间过长, 不能及时满足人们逃生的需要, 势必会造面现场的混乱, 尤其在商场、礼堂人员密集场所更甚。

5 消防应急照明的持续时间

目前各标准 (规范) 中对不同场合应急照明持续时间标准不统一, 亦缺乏成熟火灾疏散理论对这一时间标准的确定。可以适当参照一些国外较成熟的标准, 如美国标准的90min、欧洲标准的2h等。另外, 新的标准应对医院、疗养院以及残疾人员常去场所予于单独考虑, 适当延长应急时间。

6 要控制对应急照明的使用

消防应急照明最基本原则即为:在火灾事故状况下, 所有消防标志灯、疏散照明灯, 在正常照明关断时应立即启动, 不受附近开关控制, 以使人员迅速、安全地逃生。接线方式:各应急灯具宜设置专用线路, 中途不设置开关。二线制和三线制型应急灯具可统一接在专用电源上。各专用电源的设置应和相应的防火规范结合。应急电源与灯具分开放置的, 其电气连接应采用耐高温电线, 以满足防火要求。应急照明是在正常照明系统因电源发生故障, 不再提供正常照明的情况下, 供人员疏散、保障安全或继续工作的照明。应急照明不同于普通照明, 它包括:备用照明、疏散照明、安全照明三种。

7 对蓄电池输出负载就应急方案的介绍

7.1 对那些不是用于应急照明的负载分析。

7.2 有关动力负载的介绍。

动力负载实施最多的就是防火卷帘, 它的原理是利用电源输出回路中的动力作为电源的来源。一般来说, 对动力负载并不和照明一样, 其配电箱的接入是完全不同的, 这样可以避免外界进行干扰。我们要时刻保证将人民的生活财产安全作为重要的内容之一, 是首先要解决的问题, 当事故发生时, 可以及时进行工作避免更大程度被损害。

8 结束语

消防应急照明系统由于无相应的规范, 消防监督部门在消防应急照明和疏散指示标志系统验收中, 不具有充分的依据, 只能作简单化处理。使消防应急照明系统验收流于形式, 不合理的安装得不到纠正, 伪劣产品得不到禁止, 导致消防应急照明和疏散指示标志在发生火灾时不能起到应有的作用, 严重危害人们的生命安全, 也阻碍了消防应急照明行业的发展。为保证根据不同建筑、不同场所科学地选择消防应急灯具并合理地设置、安装及使用, 使消防应急灯具这一消防安全产品真正发挥其应有的安全作用, 保证人员在发生火灾时顺利疏散及消防灭火救援的顺利实施, 制订配套的消防应急照明和疏散指示标志设计规范是十分必要的。该规范的制订将会使建筑内应急照明和疏散指示装置的设计进一步的科学化、合理化。同时, 也可为消防监督部门实施消防监督提供技术支持。

参考文献

[1]陈智明, 等.某教学楼火灾人员安全疏散时间的预测[J].火灾科学, 2003 (1) :40-45.[1]陈智明, 等.某教学楼火灾人员安全疏散时间的预测[J].火灾科学, 2003 (1) :40-45.

[2]袁理明, 范维澄.建筑火灾人员安全疏散时间的预测[J].自然灾害学报, 1997 (5) :28-33.[2]袁理明, 范维澄.建筑火灾人员安全疏散时间的预测[J].自然灾害学报, 1997 (5) :28-33.

[3]GB50045-97.高层民用建筑防火规范[S].[3]GB50045-97.高层民用建筑防火规范[S].

[4]GBJl33-90.民用建筑照明设计规范[S].[4]GBJl33-90.民用建筑照明设计规范[S].

[5]JGJ/T16-92.民用建筑电气设计规范[S].[5]JGJ/T16-92.民用建筑电气设计规范[S].

应急照明系统设计 篇9

近年来,随着我国铁路运输事业的快速发展,特别是高速铁路的跨越式发展,我国迎来了铁路站房建设的高潮。铁路站房作为铁路车站的核心部分,具有人员密集、空间高大、功能复杂的特点。站房内乘客大多对站房内部结构都不了解,因此在火灾发生时人员疏散的难度非常大。智能应急疏散照明系统具有动态指示、能在火灾发生时合理地指引人们疏散,很好地解决了这个难题。本文针对这一问题阐述了笔者的设计思想和观点,希望对同行及专家在指导和建设智能疏散照明系统时有一定的参考价值。

1 应急疏散照明系统的结构

1.1 应急疏散照明系统

随着我国经济建设的进一步发展,改革开放的深入,社会各项事业全面发展,现代建筑而言,越来越趋向于高层化、大型化、复杂化及多功能化。无形中加大了消防安全疏散的难度。我们都意识到了火灾自动报警系统在现代智能建筑中所起到的重要安全保障作用,当前火灾自动报警系统已经发展到了相当高的水平,可以灵敏地探测到火灾,并且本身具有防灾和灭火的功能。但是单有火灾自动报警系统的设置还不够完整。随着人们对自身安全意识的加强,对安全的关注不再仅仅停留在借助外力的防灾和灭火上,除此之外,在火灾现场能进行能动逃生的恰恰是逃生者本人。然而,火灾现场环境恶劣,烟、雾、火以及逃生者自身的恐慌心理等众多因素都有可能在最后一刻使逃生者错失逃生的机会。就目前来说,发生火灾时,建筑物的逃生仅仅停留在独立型应急疏散标志灯上。怎样根据现场火警信息,把应急疏散标志灯作为一个整体辅助人们逃生的工具是一个值得思考的问题,却一直没有得到足够的重视。设计过程中,不仅往往缺乏完善的整体疏散概念,几乎也完全忽略了现代智能建筑对智能疏散照明系统可能的改造与提升。怎样在火灾发生时使逃生更安全、更准确、更迅速,这是时代对人性化、智能化建筑提出的新课题。

建筑物的应急照明及疏散指示的设置区域,应按照建筑物的特点,划分为水平疏散区域、垂直疏散区域和发生火灾时仍需工作的工作区域。其中水平疏散区域包括:建筑(含交通隧道)中的疏散走道、疏散路径;防烟楼梯间前室、消防电梯前室及合用前室;避难层;以及直升机停机坪等。垂直疏散区域包括以下场所:楼梯间(含敞开楼梯间、封闭楼梯间、防烟楼梯间)和室外楼梯等。建筑物内发生火灾时仍需消防作业的工作区域包括以下场所:消防控制室、消防水泵房、有人值班的总配电室、变电所;自备发电机房和为消防系统供电的蓄电池室。疏散照明照度要求建筑内消防应急照明灯具的照度应符合下列规定:照明区域内地面中心线水平照度不应低于1.0lx,照明区域边缘的水平照度不应低于0.5lx;楼梯间内的地面中心线水平照度不应低于5.0lx。

1.2 传统消防应急照明存在的问题

1)疏散指示方向固定,容易把人员引向火场。现代建筑防火分区设置复杂,建筑功能多样,建筑走道更是复杂,各个防火分区之间互相使用疏散口。火灾发生时由于烟雾、各种障碍物的影响,被疏散的人们不能准确的判断出火灾的具体发生位置。传统的疏散指示标志在设计施工中已经确定了指向方向,因此在火灾发生时无法根据火灾发生的位置来合理的调整疏散方向,甚至还有可能把被困人员引向火场,造成更严重的后果。

2)电压为220V,火灾时消防水四溢,容易伤及消防人员。现代建筑灭火的形式主要还是以水为主。大型建筑设计中,自动喷淋系统、消火栓系统都是必不可少的。火灾发生时这些系统发挥作用的同时也会产生大量的流水。再加上消防人员自带的消防车内的水,灭火时建筑内消防水四溢。火灾发生时,火灾自动报警系统会强制切除非消防电源,但消防应急疏散照明系统作为火灾时仍需坚持工作的系统,不能被切除。传统的消防疏散指示照明系统电压220V,水又是电的优良导体,因此对消防人员造成潜在的危险。

3)疏散指示标志灯的透光性在烟雾状态下有较大影响。传统的消防安全疏散标志灯使用的是传统光源,标志灯表面的平均照度为10～34cd/m2。火灾发生时会产生大量的烟雾,传统光源的透光性不高,距离疏散标志灯远一点的地方就有可能看不清疏散指示标志的方向。

4)疏散指示灯故障情况下无检修提示。目前电光源型消防安全疏散指示标志安装验收合格后,一般要求每月做一次视觉检查。现代建筑规模大、功能复杂,疏散指示灯具数量庞大,传统的消防疏散指示标志灯采用一般的电气回路连接,所有灯具都需要用肉眼去仔细检查。不能保证火灾发生时每个疏散指示标志都能起作用,影响火灾时消防疏散。

5)系统不节能。传统疏散指示灯具的光源为传统光源,达不到绿色照明的标准,不节能。

2 e-bus/10智能应急疏散照明系统

2.1 系统的组成

智能应急疏散照明指示系统主要由以下几个方面组成:

1)智能监控主站,由监控主机、消防联动控制及返回信号转换箱、计算机(终端显示监控器)及通讯模块组成;

2)智能电池主站,给各个分区的控制器分机提供备用电源及电池电源;

3)智能点式控制器分机,设于防火分区内作为通信及配电设备给末端灯具供电;

4)安全电压类标志、照明灯,集中电源、点式监控型标志灯本体由微处理器(包括算术逻辑部件、寄存器、控制电路、时钟发出器、存储器、输入/输出模块、辅助电路及内部总线)、电子变压恒流控制器、LED光源及传感器组成。

2.2 系统主要功能特性

1)日常OFF/ON程序预设管理及手动管理:本系统可编程实现预设开、关机功能,例如可对系统预设早上8:00开机,下午5:00关机。本系统也可实现手动管理功能,可在任意时间对系统开、关机状态设定。

2)运行状态监视:本系统能自动的对(直流)电池主站、控制器分机运行状态的监视;能自动监视所有灯具的工作运行状态。

3)定期测试计划程序:本系统具有可编程序测试功能:系统能够设置自动测试功能,任意指定定期时间(时间间隔为天、周、月)或临时性测试计划,对系统进行动态功能性测验,给出故障报警记录;系统具有可编程序电池应急持续时间测试计划:系统能够设置自动启动电池持续时间测试(时间间隔为年、月、日或任意指定)或临时性测试计划;测试结束后可给出报告,自动复位。

4)故障报警:故障监控包括对通信故障、(直流)电池主站、控制器分机及灯具故障的监控;故障报警型式为声光报警,声报警可手动消除、光报警保存到故障消除;本系统具有黑匣子记录功能,自动存储5 000～10 000条主要信息。

5)消防联控:火灾发生时,消防信号可经一点送入,就可强制点亮全系统的灯具;停电时可自动进入应急点亮状态。

6)可靠性的保证:本系统能确保在灾难发生前100%的灯具是无任何故障的,在关键时刻可以正常点亮;可编程序选层运行应急照明灯具,以调整系统电池能量确保最充足应急时间需求;可并列、选择、交替运行的智能应急照明电源是最放心的后盾能量源。

7)可编程序疏散应急预案:本系统可编程预设疏散方案,预设疏散软件方案,根据着火位置进行引导,对指向标志灯进行左向、右向指令调整,着火位置的出口标志灯关闭。可编程序强迫疏散标志灯具频闪、流动显示,亦可手动对标志灯进行频闪、流动控制,着火时根据实际情况进行选择疏散预案。

8)安全的保证:对于一般建筑,采用安全电压供电来确保混乱状态下的人身安全。对于高大空间建筑以及要求高疏散照度的区域,采用DC216V供电要求当切入电池应急后与大地网隔离运行,形成悬浮工作状态,确保人员安全。

3 智能应急疏散照明系统在站房设计中的应用

3.1 工程概况

新乡东站位于石武线上,最高聚集人数为1 000人,属中型铁路旅客车站。规划2015年年发送旅客500万人,2020年年发送旅客675万人,2030年年发送旅客925万人。

本工程属于中型火车站,为人员密集场所,设计采用智能型疏散及导流系统,安全出口处设有出口灯,楼梯间设有楼层指示灯,疏散走道墙面1m以下设有可变方向型指示灯,大厅等大面积场所在其疏散路线的地面上设有可变方向导流灯。以上灯具均采用LED光源,具有巡检、频闪功能。为保证照度,走道、设备用房和公共房间增设应急照明灯。当发生火灾时,系统根据火灾报警系统的联动信息,通过发送开灯指令打开应急照明灯;通过发送频闪及改变指示方向等指令动态调整标志灯具的疏散指示方向,能在混乱的火灾现场为逃生人员指出一条安全、快捷、有效的逃生路径。疏散照明的照度值为:一般通道不低于0.5lx,疏散楼梯及人员密集场所不低于5 lx。本系统采用集中式直流供电,输出为DC24V安全电压。

疏散照明由集中式EPS供电,备供时间为30min。除保证疏散照明的照度外,大厅和站台采用直管或紧凑型荧光灯照明的场所,将选用其中10%灯具作应急照明;采用金卤灯的场所另增设了能瞬间点亮的大功率紧凑型荧光灯作为应急安全照明,使一旦两路电源均失电时不致引起秩序的混乱。

3.2 智能应急疏散照明系统设置

本工程采用中央电池供电的数字点式监控智能消防应急疏散照明指示灯e-bus/10系统。该系统由监控主站、(直流)电池主站、安全电压型控制器分机、交直流隔离型控制器分机、安全电压类集中电源点式监控型标志灯、照明灯、高疏散照度类集中电源点式监控照明灯及通信模块等组成;所有设备及灯具均具有唯一地址并带传感器。控制器的主电源由消防电源供电。

本系统的管线要求如下:

1)安全电压类集中电源点式监控型标志灯急/照明灯的电源线及通信线同管敷设、采用ZR-BV2×2.5+ZR-RVS2×0.5穿钢管敷设,当使用其他敷设方式时,通信线改为带屏蔽双绞线。

2)高疏散照度类集中电源点式监控型照明灯的电源线及通信线分管敷设,电源(AC220V/DC216V)线采用ZR-BV2×2.5穿钢管敷设;通信(e-bus)线采用ZR-RVS2×0.5穿钢管敷设,当使用其他敷设方式时,通信线改为带屏蔽双绞线。

3)设备层的E-BUS线采用ZR-BV2×2.5+ZR-RVS2×1.5穿钢管敷设,当使用其他敷设方式时,通信线改为带屏蔽双绞线。

本工程系统框图见图1。

4)系统基本功能要求:

(1)日常管理OFF/ON程序采用二次编程方法由业主确定;

(2)监控主站系统自动对下层设备及灯具进行实时监测,发生故障时可发出声光报警;声报警可手动消除,光报警必须排除故障后才能解除;

(3)系统自动执行每24h一次的功能性测试计划程序;每三个月一次的放电性测试计划程序提示;由此保证在灾难发生前系统及每一个灯具均处于完好状态;

(4)强迫点灯:火灾发生时,火灾信号输入,全系统灯均进入强迫点亮状态;

(5)紧急疏散程序方案:需要时可统一根据火灾信号标志灯进行编程,对危险区域的楼梯出口灯关闭,指向危险区域的应急标志灯的箭头调整。灯具有频闪功能,吸引人们视觉注意,引导人员安全快速地逃离危险区域。

5)消防联动可用以下方式之一实现:

(1)采用干结点由FAS系统按每个(或汇集)防火分区一个着火点信号方式提供给e-bus/10系统;

(2)采用RS232/RS485接口,标准modbus协议由FAS按每个(或汇集)防火分区一个着火点信号方式提供给e-bus/10系统。

6)本系统作为安全系统,中央监控主站设于消防中心机房内。为了确保e-bus内系统的稳定性,免受计算机病毒及恶意攻击对系统的损害,除接收经专门编程的FAS系统防火分区一个着火点信号输入信号及对应返回信号外,其他均采用非开放的运行模式(系统内自行管理,对外只是单向传送信息)。

7)设备布置情况,监控主站、电池主站设置在首层消防控制室,有消防值班人员统一管理控制;控制器分机设置在各层电井内,受主站集中控制;疏散指示灯具设置在候车室、疏散走道、疏散楼梯间等公共位置。疏散指示灯具按着人流易于疏散的方向位置布设,候车厅等人流聚集场所,在地面设置可变方向的疏散指示灯具,间距不大于10m。沿疏散通道设置的疏散指向标志灯,应设置在疏散走道及其转角处距地面高度1.0m以下的墙面上;在疏散通道的任一位置至少有一个疏散指向标志在视觉范围内,并保证导向的连续性——疏散标志灯相互间距不应大于20m;对于袋形走道,不应大于10m;在走道转角区,不应大于1.0m。出口标志灯应优先安装在安全出口和疏散门的正上方,标志的下边缘距门的上边缘不宜大于30cm,不应设置在可开启的门、窗上或其他可移动的物体上。候车大厅疏散指示布置情况如图2所示。

4 智能应急疏散照明系统在实际应用中需要注意的几个问题

智能应急疏散照明系统在消防动态疏散中优势明显,但是也有些应该注意的问题:

(1)电源线与通讯线应分管敷设,因强弱电一起敷设容易产生干扰,不利于消防时精确控制。

(2)每个应急疏散指示灯接线时,基于接头工艺难度考虑,分支时每只灯只宜设一次分支。

(3)对于布线距离比较远的工程,宜设置电源分站。因为采用安全电压,不应传输过远的距离。

5 结束语

综上所述,智能应急疏散照明系统本身具有诸多技术特点和优势:

(1)针对建筑物内任意位置均有疏散预案,基于自适应算法软件在火灾时自动形成最佳疏散路径,标志灯按最佳路径指示疏散方向;

(2)安全电压供电确保消防人员人身安全;

(3)疏散指示标志灯在火灾时闪烁发光,透光性好;

(4)疏散指示标志灯故障时系统有故障提示,便于检修;

(5)采用LED光源,每盏灯耗能1W,系统节能。

本文主要对智能应急疏散照明系统的结构、实施策略等做了分析讨论,并以实际工程为基础设计了智能应急疏散照明系统的实施方案,以及软、硬件配置,对智能建筑智能应急疏散照明系统的设计和建设具有一定的参考价值。

摘要：本文首先提出了当前我国消防应急疏散照明设计中存在的问题;简要介绍了智能疏散照明的技术特点及其在智能建筑中的应用优势;结合实际工程,着重讨论了智能应急疏散照明系统在火车站房设计中的应用;最后分析了智能应急疏散照明系统应用时应注意的问题。

关键词：智能控制,应急疏散,动态逃生,火车站房

参考文献

[1]北京市消防局.DBJ01-611-2002消防安全疏散标志设置标准[S].北京:2002.

[2]何克忠,李伟.计算机控制系统[M].清华大学出版社.1998.

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[4]沈瑞珠.智能照明系统在智能建筑中的应用[J].低压电器.2002(5):20～22.

应急照明系统设计 篇10

图书馆等民用建筑中消防应急照明和消防疏散指示标志的设计和设置是建筑安全的重中之重。在(GB 50045-95)(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》、(GB 50016-2006)《建筑设计防火规范》、(GB50067-97)《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》、(JGJ16-2008)《民用建筑电气设计规范》等现行规范中,对消防应急照明和疏散指示标志的用电负荷等级、设置场所及安装距离等都做出了较为详细的规定,而对这两者中的供电方式、灯具控制方式、与后续装修的关系及灯具布置的指导原则等叙述比较笼统、语言不详或根本没有涉及。设计人员多凭主观认识和经验来从事设计工作,导致建筑设计中的应急照明和疏散指示标志的设计和设置处于混乱不堪的状态。

本文将从工程实际出发,剖析设计中存在的问题,向广大电气设计师介绍较为合理的设计方案,以供探讨。

2 与装修设计的关系

对图书馆等建筑来说,除了地下车库等场所,展示厅、会议室、报告室及办公室等场所不但有最初的一次设计,还要进行多次装修设计。一次设计是为满足消防和竣工验收的要求,由于维修改造、功能调整等原因,每5～10年内部空间还将进行装修。与商业建筑、办公建筑一样,多数图书馆工程的应急照明和疏散指示标志系统在设计时没有考虑与二次装修的结合,导致建筑验收通过的同时也宣告着原系统寿命的终结。装修设计另起炉灶,重新设计末端配电、布置新的应急照明灯具和疏散指示标志灯具都会造成不必要的浪费和验收的形式主义。由于功能调整、主题更换以及装修部位的分割不可能一致或同时进行,同一栋建筑内,应急照明和疏散指示标志的设置经常存在不同的设计风格、布置形式、供电方式和控制方式,非常混乱,存在极大的安全隐患。

建议广大电气设计人员要细致认真地思考这个问题,采用合理适用的供电方式和控制方式,让自己的设计能在装修设计中得到延续,能够为建筑提供全面的、长寿命的安全覆盖。

3 消防应急照明和疏散指示标志的配电形式和控制方式

上文提到的各规范对建筑物的消防电源负荷等级做出了详细规定,应急照明和疏散指示标志属于消防用电,负荷供电等级属最高一级。规范规定消防用电设备应采用专用的供电回路;备用电源的连续供电时间≥30min (或20min)。但是应急照明和疏散指示标志的灯具分布具有范围广、覆盖整个建筑空间及负荷容量小的特点,因此采用何种供电方式供电是一个值得商榷的技术问题。

在已有的设计方案中,供电方式有以下几种:

1)双外电源+EPS供电;

2)双外电源+蓄电池安全低电压供电;

3)双外电源+终端蓄电池供电;

4)单外电源+终端蓄电池供电;

5)双外电源供电;

6)非专用回路电源+终端蓄电池供电。

在高层建筑等供电负荷等级为一级的建筑中,应急照明主要采用1)、2)、3)供电方式:在多层建筑中,主要采用3)、4)、5)供电方式;供电方式6)是不符合规范要求的,但在一些供电负荷等级较低的单层或多层建筑、老建筑中也比较常见,这种方式直接从日常照明箱取出一个供电回路给各终端灯具供电,系统比较简单。

从装修的角度看,绝大多数建筑在经过多次装修之后,最终采用的都是终端蓄电池供电这种模式,也就是方式3)、4).6)模式。采用方式1)供电时,即使EPS能够全寿命使用,最终也和终端蓄电池重复;采用方式2)供电时,由于备用电源设备、线路及灯具等自成一个系统,而行业内暂时还没有统一的标准,若装修时不采购原系统,原设备则只能弃之不用,最终要采用方式3)甚至方式6);采用方式5)供电时,装修时都会配置终端蓄电池。

因此建议大家,应急照明系统尽量采用“外电源+终端蓄电池”供电方式,与装修相一致。最终采用3)、4)、6)中哪种供电方式应根据建筑本身对消防负荷等级的要求来定,不能贪图简单而采用6)。

4 应急照明和疏散指示标志的控制方式

近20年来,由于技术的进步、规范的不断完善及不同年代建筑的累积,在应急照明系统的设计中存在以下几种控制方式:

1)消防强切点燃。按《火灾自动报警系统设计规范》第6.3.1.8的规定,在应急照明箱内设置照明接触器,并连接到消防报警及联动控制系统的总线上。末端开关采用单联双控的双接点开关或声控双接点开关。控制原理如图1所示。需要注意消控接触器应采用照明专用接触器(如ABB公司的ESB系列)。这是由于节能灯等灯具的电子镇流器在工作时会产生大量的高次谐波,即使接触器在工频下没有过载也能导致普通接触器的触头过热发生熔焊。

2)智能总线控制。这种方式常见于蓄电池安全低电压供电的应急照明系统中。整个应急照明及疏散指示系统的备用电源、灯具、线路及控制系统等自成一体,并在消防控制室设控制盘,可以接入消防报警及联动控制系统。该系统功能较多,如消防强切功能、更改疏散指示灯的指示方向等。

3)断电控制。这种控制方式常见于供电负荷等级为三级的建筑中,这种控制方式一般不设专用的应急照明箱,消防状态下正常电源被切断后灯具立即点亮,仅靠灯具自带的蓄电池可维持30min的供电。典型的应用有猫眼灯等。

4)长明。在地下空间等封闭场所中应急照明同时兼做值班照明,应急照明和疏散指示灯具长明不灭。

5)手控。这种方式常见于不设消防报警及联动控制的单层,多层建筑或老旧建筑中。灯具的控制完全由人操作。消防状态下也由被疏散区域的人员去操作。

结合前一章节的分析,我们可以认定采用控制方式2)进行设计是不可取的,这种方式不能兼顾后期的装修,属于超前设计,有待于行业标准的统一和设计规范的跟进。

根据现行规范,我们提出建议:开敞的有自然采光的楼梯间、前室、疏散走道等需要设置应急照明和疏散指示标志灯具的场所应采用双控开关加消防强切控制设计;高层建筑的楼梯间由于平时人流稀少,应采用声控开关加强切控制设计以便于节能。地下空间由于实际需要,应急照明灯具常常兼做值班照明灯具,可以采取长明设计,除了设置必要的保护和检修开关外,能够省去不必要的控制、开关等元器件和节点,系统简单可靠,且由于开关次数极少,因而能够充分利用灯具的自然寿命。封闭无自然采光的电梯前室、疏散走道等也可以按长明设计。

5 疏散指示标志灯设计要点

在现行规范中,GB 50016-2006《建筑防火设计规范》对疏散指示标志设置的叙述是最为详细的,如第11.3.4条第2小节“沿疏散走道设置的灯光疏散指示标志,应设置在疏散走道及其转角处距地面高度1.0m以下墙面上,且灯光疏散指示标志间距不大于20m;对于袋型走道,不应大于10m;在走道转角区,不应大于1.0m。

然而,不少设计人员虽对这些规范条文耳熟能详,却对消防疏散指示灯具布置应该遵循的一些基本原则知之甚少,导致设计工作中灯具的布置极为混乱。在布置消防疏散指示灯具时,应遵循以下原则:

1)快速疏散原则,疏散指示灯应指向最近最快捷的安全疏散出口。

2)消防疏散指示标志应保持视觉上的连续性和可视性,紧急状态下人们根据疏散指示标志灯的指示必须能够顺利而且迅速地疏散到安全区域。

如图2所示为左端为T型的走道,应在转角的两侧布置疏散指示灯,让两个方向疏散来的人在前进方向上都能看清指示的方向并具有连续性。如果仅布置其中一个,那么同一侧疏散过来的人员因为前方视野内无指示灯而极有可能直行向前,耽误了疏散。

3)疏散方向需具有唯一性或确定性,不应设置需要人做出判断的灯具(如设置双向疏散指示灯),这样会造成紧急疏散的时候疏散人员不必要的犹疑和耽搁。

如图2所示的走道,中间位置不宜设置双向的疏散指示灯,应分开距离设置两个疏散指示灯。

4)要综合考虑疏散通道的疏散能力、离安全出口的远近及可能的人流量等来布置疏散指示灯具。

如图3所示为某图书馆首层,应设置疏散指示灯e、f把人流引导到旋转门两侧的出口b、c疏散,以便于充分利用建筑首层出口宽度,而不应将楼梯2的人流引导到小走道通过出口a来疏散。

4)布置位置显眼无遮挡,有些场所(如阅览室等)的疏散指示标志灯安装在高0.8m处,在桌椅等家具到位后会造成遮挡。

这些疏散指示灯具布置的原则其实比规范条文更重要、更基本。照明设计师应予以牢记并做到烂熟于心,从而在设计时得心应手。

6 结束语

消防应急照明和疏散指示系统设计是否合理直接关系到消防状态下人员的安全。各位电气工程师要用心尽力,使自己的设计能够合乎规范要求、好用、具有较长的使用寿命;布置的疏散系统具有快捷、连续、明确、统筹及明显的特点,能够最大限度地保证人员安全。

以上内容仅供大家探讨,欢迎指正。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部GB 50016-2006建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2006.

[2]中华人民共和国建设部.GB 50045-95(2005)高层民用建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2005.

应急照明系统设计 篇11

【关键词】路灯照明；监控系统；总体设计

随着我国城市建设的大力开展，城市的基础设施建设的施工质量与维护管理工作就显得格外重要，市政部门作为建设城市基础设施建设的主要管理部门，对于维护城市基础设施的正常运行担负着重要的职责。路灯照明系统是城市基础设施建设的主要组成部分，也是城市夜间道路的主要照明系统，关系着城市夜间交通的安全以及广大市民的正常生活，为了更好地使路灯照明系统为城市服务，需要对其安装监控系统，以自动化的控制手段来管理维护路灯照明系统的正常稳定工作，并对出现故障的路灯进行及时维修与处理，大大减少了因路灯出现故障而进行维修时占用的时间，增大了城市路灯带来的社会效益。

1.路灯照明监控系统的概念与特点

路灯照明监控系统是应用于城市路灯照明的测控管理系统。系统应用遥测、遥信、遥控等自动控制技术，计算机信息管理技术，无线通讯等技术，根据城市市的实际情况及监控站点多、分布广等特点，同时考虑到系统运行费用要经济及运行技术上要可靠等诸多因素设计本系统，实现对各个路灯监控站点的远程监控和数据采集，同时设计了本地维护功能。并实现对数据进行处理、存储、报表生成、打印等功能。系统容量大，覆盖范围广，有强大的管理功能。监控系统的实施为路灯照明的运行管理，提供了先进的科学手段，使各站运行信息及时反馈，并得到有效的分析；对于城市路灯照明运行管理的完善和提高具有重要的意义。

2.选择城市照明监控系统的考虑因素

鉴于城市照明监控系统的多种特点和需求，在选择和设置城市照明监控系统时需要综合考虑多方面的因素，以实现最佳的路灯照明监控效果，提高监控水平。一般来讲，在选择城市路灯照明系统时需要考虑到以下几点：

2.1照明监控系统在选择时首先就需要确保其技术的先进性以及系统的可靠性，最好不要采用技术较为落后的监控系统，以免在使用中影响到路灯照明的维护与管理。要能够实现对路灯的远测、远信、远控、远调、远视等“五远”的功能。

2.2要确保主站的监控系统管理中心的操作系统方便易操作，且其功能要具备齐全，包括地理信息的完善，监控界面的清晰美观等。在路灯照明系统安装的监控终端体积不可太大，以免因占用太多配电箱的空间而改装配电箱，从而增大安装成本。

2.3要确保监控系统的扩容性能较为强大，以应对未来更多路灯照明系统的监控需求，监控系统中心的控制方式要灵活多样，并且其通讯方式也必须要能够符合社会技术的发展，使照明监控系统更好的适应城市数字化建设的需要。

3.路灯照明监控系统设计要求

城市路灯照明监控系统，由监控中心、通讯系统、监控终端组成。监控中心系统采用专用软件系统，通讯系统选用GPRS 数字公网通讯系统，监控终端RTU 实现就地的数据采集和控制，同时将现场采集到的数据经通信设备采用无线方式上传至监控中心，并接收中控指令，实现远程控制。中控系统采用基于WINDOWSNT 操作系统的监控软件，通过ISDN 实现对各监控终端的远程通信、监控及数据采集。通信设备为H7710 通讯模块安装在监控终端内。监控系统的结构设计既要符合路灯照明计算机控制的监控模式，又要考虑到路灯照明的运行特点和研究对象的自身特点，设计的监控系统总体结构应能完成路灯照明各监控对象的实时监控，这些监控的基本要求包括数据采集、操作控制、运行监视、数据库管理、报警与打印、经济运行管理等多方面的内容。

4.路灯照明监控系统的设计重点

4.1监控终端的选择。

监控终端是系统监控功能的执行设备，使用量大、分布广、运行环境差。因此，监控终端的选择是本系统的重点。城市路灯变压器主要是两种，杆上变和箱变。杆上变的容量小，有2路控制输出。箱变的容量大，应按8 路控制输出设计。每个控制箱都安装了电费计量表，作为电费计量标准。目前是人工定期到现场抄表，随着本系统的实施可以由监控终端完成远程抄表工作。监控中心掌握着全市的路灯电费情况，对于路灯运行的经济管理起到相当重要的作用。目前，路灯运行存在着后半夜电压偏高的情况。电压偏高会减少路灯设备的运行寿命、浪费电力能源。因此，监控终端应该有扩充自动调压的功能。

4.2监控终端的主要特点。

a.可实现6路单相AC或2路3相AC电流的测量，全部采用交流采样，可直接测量AC0-265V电压和AC0～6A的电流，无须外接变送器。可提供电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、亮灯率、等测量参数。

b.可以按不同的时间表分别控制8路输出，可以实现全夜灯、半夜灯、调压等控制。

c.具有面板LED显示功能，电源指示、运行状态、通讯状态、故障报警外，8个DI和8个DO均有LED显示，便于维护人员检修和维护。

d.支持多种通讯方式，方便用户选择。

e.采用专门设计的免维护断电保护模块，电源断电后可持续工作30秒，自动发送断电报警信息。

f.所有输入/输出信号及RS-232、RS-485接口全部光电隔离，RS-232口用于与监控中心的通讯及当地维护，RS-485口用于扩充现场的其它智能设备，如：数字电表等。

g.宽范围的工作电源，从AC85～265V都可以正常工作，电源短路保护电路采用无熔断保险设计，故障恢复后可继续工作。

h.全部采用表面安装工艺，体积小，集成度高，硬件可靠性高。

i.所有端子均采用拔插端子，更换模块不需要拆线。集成的CT模块，更换模块时保证电流回路不开路，维护简便。

g.硬件结构采用一体化设计，无须外配任何设备，体积小，可方便的安装于路灯控制箱或箱变内，并有2种安装方式，可横式安装或立式安装，供用户订货时选择。

k.主站城市照明监控软件，以地理信息系统为平台，可实现系统的组态和监控。

l.具有短信息自动报警功能。故障信息可直接发送到设备维护人及其领导的手机上，且支持全国漫游功能。

5.结束语

智能应急疏散照明系统的应用 篇12

关键词：智能应急疏散照明系统,疏散标志灯,应急照明

引言

火灾应急疏散照明系统在建筑物发生火灾时为慌乱中的人们指明了方向,为最大限度地保证人身安全发挥了重要的作用。随着近年来大型公建项目的增多,其建筑面积大、人员密集、人流通道众多以及疏散路径复杂等特点导致了传统的火灾应急疏散系统不能满足此类建筑的需要。因此,智能应急疏散照明系统显得日渐重要,它不再是以往的就近指引,而是将独立的疏散灯具整合到同一系统中,统一管理、整体调整。并可实现与火灾自动报警系统的联动,自动获取火灾报警位置信息,通过预设的算法软件自动生成最佳的疏散路径,改变疏散标志灯的指示方向,使人们沿最佳路径疏散至安全地带。

1 项目概况

龙盛国际商业广场位于上海市闵行区,是一幢集商业、餐饮、办公和酒店为一体的公共建筑。本工程总建筑面积约15万m2,总建筑高度为92m。地下1、2层为车库兼人防,地面4层裙房为商业;1#塔楼共20层,为五星级酒店;2#和3#塔楼分别为14层和15层,为公寓式办公楼。

本工程商业裙房和酒店、办公楼为高档场所且人员密集,需设置智能应急疏散照明系统。

2 传统火灾应急疏散照明系统的缺陷

传统的火灾应急疏散照明系统有以下几方面的缺陷:

(1)疏散指示方向固定:传统的消防疏散标志灯所指示的疏散方向是固定的,火灾发生时,可能会将人员引向火灾发生的地点或者烟雾蔓延过来的方向,往往会造成更大的人员伤亡;

(2)日常管理困难:传统的消防疏散标志灯和消防应急照明灯是依靠维修人员用“观察法”检查其工作状态,往往会出现检查不及时和漏检等问题。在发生火灾时,消防应急灯具可能已经失效,不能起到疏散指示的功能;

(3)运行成本高:传统的消防应急照明灯具内置蓄电池,需要定期维护和更换,不仅施工量大,而且不环保。

3 智能应急疏散照明系统的优势

与传统应急疏散照明系统相比,智能应急疏散照明系统具有以下优势:

(1)集中维护管理:产品自身的特性和其使用环境决定了消防应急灯具维护困难,关键模块、电池以及光源应急转换等发生故障不易察觉。集中维护管理针对这一问题,对多种功能模块做故障主报、灯具自检,将部分人力纷繁复杂的维护工作转移到了设备自身,节省运作成本,提高了产品的可靠性,同时确保消除由灯具故障而引起的逃生盲区;

(2)实现动态疏散:现代建筑日趋复杂,静态、一成不变的疏散指示不能满足火灾发生时多渠道、安全可靠逃生的要求。为了改变这种现状,必须引入动态疏散的理念,以外部火灾信息为依据,根据预设的疏散方案,对疏散路径进行优化调整;

(3)安全电压供电:消防应急灯具采用DC24V供电;

(4)电源分散设置:采用分散设置的集中供电方式是事故风险最低、运行成本最低的方案。

4 系统的工作模式

4.1 监测模式

系统中的消防应急灯具、应急照明集中电源、应急照明分配电装置等其他功能附件都拥有一个由微型计算机芯片、信号采集电路和通信接口电路构成的电路模块,每个电路模块都具有独立的地址编码。电路模块自动地进行数据交换,以此判断是否发生了供电故障、线路故障、光源故障。如果发生故障,电路模块利用通信网络将故障类型的位置信息上报给控制器,控制器报警并记录故障类型、发生部位、发生时间,提醒管理人员及时维修;当故障排除后,系统自动返回正常工作状态。

4.2 控制模式

本系统与消防火灾报警系统联动,在接收到火灾信息后,自动快速开启疏散标志灯。同时系统会根据火灾发生地点,烟雾蔓延方向等信息,自动生成疏散预案,控制疏散标志灯改变指示方向,帮助建筑物内的人群快速地选择最佳逃生路线。

5 系统设计

5.1 负荷等级和电源配置

本工程电气防火分级为一级,应急照明为一级负荷,由两个相互独立的电源供电,两路电源分别引自变电站内不同的变压器。本工程按防火分区设置应急照明配电箱,提供该防火分区内的备用照明和应急照明电源。应急照明配电箱设于各管道井内,配电箱电源由应急照明干线引来。干线采用矿物绝缘电缆,与其他消防负荷配电电缆在同一电缆桥架内敷设,各配电回路出线均采用低烟无卤阻燃耐火型WDZCN-BYJ型绝缘电线。配电箱系统图和智能应急疏散照明系统图如图1和图2所示。

应急照明配电箱系统图中的回路N5即为智能应急疏散照明系统的电源,应急照明配电箱和疏散照明控制器均按防火分区设置。每一个疏散照明控制器均由本防火分区内的应急照明配电箱供电,符合《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中第13.9.8条的要求:消防用电设备配电系统的分支线路,不应跨越防火分区。

5.2 系统设置及其功能

智能应急疏散照明系统主机设于消防控制室内(见图2),电源引自消控设备双电源自切箱,并通过RS485总线与消防主机连接,获取火灾信息(包括具体的起火地点、烟雾走势等),再发送指令到相应防火分区的疏散照明控制器。

疏散照明控制器设于各楼层管道井内或其他设备用房内,它包含信息传递、接受和通信功能。可根据系统主机的指令改变疏散标志灯的指示方向,从而使人员沿最近路线疏散。同时该控制器还自带变压和整流装置,将220V交流电变为24V直流电引至各灯具。配电采用四线制、放射式的方式,其中配电线路电源线采用WDZCN-BYJ-2×4,信号线采用WDZCN-RVS-2×1.5,共管敷设。

6 灯具布置

本工程按照《民用建筑电气防火设计规程》DG/TJ08-2048-2008第9.2节的要求,在公共出口、公共走道、消防楼梯间及前室、合用前室、人员密集的公共活动房间及其门口、地下层疏散楼梯间以及疏散方向向上的楼梯间、其他安全场所等处设置安全出口标志和疏散方向指示标志。当安全出口标志设置在门框的上部时,标志的下边缘距门框0.1m;当设置在门框侧边缘时,标志的下边缘距室内地坪2.0m;疏散走道上的疏散指示标志嵌墙安装,设在其转角处,距地面高度为0.5m,直行走道其间距不大于20m、袋型走道其间距不大于10m。以上所述各安全出口标志和疏散方向指示标志均设置在醒目位置,其正面或其邻近没有妨碍公众视读的障碍物,并且在酒店内残厕附近设置声音疏散指示系统。

本工程在商业裙房等大空间内设置地面疏散导流标志,灯具沿主要疏散路线的中心线布置,安装间距不大于2.5m。当疏散导流标志指向的门不是疏散出口或安全出口时,在该处的地面连续指示。

7 灯具规格

安全出口标志、疏散方向指示标志、疏散导流标志均符合现行国家标准《消防应急灯具》GB17945-2010的规定,标志灯表面的平均亮度为25cd/m2,工作电压为24V,光源采用超高亮绿色LED,功率为每个灯具1W。壁挂式灯具外型尺寸为360mm×160mm,灯具突出墙面不超过20mm;吊挂式灯具外型尺寸为630mm×200mm;地面疏散导流标志采用园型,直径为240mm,防护等级为IP65,地埋式灯具的所有金属构件做防腐处理,灯具最高点突出地面不超过3mm,灯具边缘突出地面不超过1mm。所有灯具和控制器清单见表1。

8 结语

本工程规模较大,内部使用功能复杂,通道四通八达,传统独立分散式、固定指示方向的消防应急灯已不适应在火灾发生时人员快速疏散的要求,因此设置智能应急疏散照明系统,可以帮助人们找到最佳的疏散路线。文中叙述如有不妥之处,还望各位同行指正。

参考文献

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[2]张培红,张芸栗,梅志斌,董文辉.大型公共建筑物智能疏散路径优化自适应蚁群算法实现及应用[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2008(06):1055-1059.

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